ES2856217T3 - Polymethine compounds and their use as fluorescent markers - Google Patents
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Abstract
Un compuesto de fórmula (IVa), (IVb), (IVc) o formas mesoméricas del mismo: **(Ver fórmula)** en la que mCat+ o mAn- es un contraión orgánico o inorgánico cargado positivamente/negativamente y m es un entero 0-3; n es un entero 1-5; y q es un entero desde 1-6.A compound of formula (IVa), (IVb), (IVc) or mesomeric forms thereof: ** (See formula) ** in which mCat + or mAn- is a positively / negatively charged organic or inorganic counterion and m is an integer 0-3; n is an integer 1-5; and q is an integer from 1-6.
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Compuestos de polimetina y su uso como marcadores fluorescentesPolymethine compounds and their use as fluorescent markers
La presente divulgación se refiere a nuevos compuestos de polimetina y su uso como marcadores fluorescentes. En particular, los compuestos se pueden utilizar como marcadores fluorescentes para nucleótidos en aplicaciones de secuenciación de ácidos nucleicos.The present disclosure relates to new polymethine compounds and their use as fluorescent markers. In particular, the compounds can be used as fluorescent labels for nucleotides in nucleic acid sequencing applications.
AntecedentesBackground
La detección no radiactiva de ácidos nucleicos que utilizan marcadores fluorescentes es una tecnología importante en biología molecular. Muchos procedimientos empleados en la tecnología de ADN recombinante se basaban en gran medida en el uso de nucleótidos o polinucleótidos marcados radiactivamente con, por ejemplo, 32P. Los compuestos radioactivos permiten la detección sensible de ácidos nucleicos y otras moléculas de interés. Sin embargo, existen serias limitaciones en el uso de isótopos radiactivos, como su coste, vida útil limitada y, lo que es más importante, consideraciones de seguridad. Eliminar la necesidad de marcadores radiactivos mejora la seguridad al tiempo que reduce el impacto ambiental y los costes asociados, por ejemplo, con la eliminación de reactivos. Los métodos susceptibles de detección fluorescente no radiactiva incluyen, a modo de ejemplo no limitante, secuenciación automatizada de ADN, métodos de hibridación, detección en tiempo real de productos de reacción en cadena de la polimerasa e inmunoensayos.Non-radioactive detection of nucleic acids using fluorescent markers is an important technology in molecular biology. Many procedures used in recombinant DNA technology relied heavily on the use of nucleotides or polynucleotides radioactively labeled with, for example, 32P. Radioactive compounds allow the sensitive detection of nucleic acids and other molecules of interest. However, there are serious limitations to the use of radioactive isotopes, such as cost, limited shelf life, and most importantly, safety considerations. Eliminating the need for radioactive markers improves safety while reducing environmental impact and associated costs, for example, with the disposal of reagents. Methods susceptible to non-radioactive fluorescent detection include, by way of non-limiting example, automated DNA sequencing, hybridization methods, real-time detection of polymerase chain reaction products, and immunoassays.
Para muchas aplicaciones es deseable emplear múltiples marcadores fluorescentes distinguibles espectralmente para lograr la detección independiente de una pluralidad de analitos que se superponen espacialmente. En dichos métodos multiplex, se puede reducir el número de recipientes de reacción, lo que simplifica los protocolos experimentales y facilita la producción de kits de reactivos específicos a aplicación. En la secuenciación de ADN automatizada en múltiples colores, por ejemplo, la detección fluorescente múltiple permite el análisis de múltiples bases de nucleótidos en una única línea de electroforesis, lo que aumenta el rendimiento sobre los métodos de un solo color y reduce las incertidumbres asociadas con las variaciones de movilidad electroforética entre carriles.For many applications it is desirable to employ multiple spectrally distinguishable fluorescent markers to achieve independent detection of a plurality of spatially overlapping analytes. In such multiplex methods, the number of reaction vessels can be reduced, simplifying experimental protocols and facilitating the production of application-specific reagent kits. In automated multi-color DNA sequencing, for example, multiple fluorescent detection enables analysis of multiple nucleotide bases on a single electrophoresis line, increasing throughput over single-color methods and reducing uncertainties associated with the variations in electrophoretic mobility between lanes.
Sin embargo, la detección de fluorescencia múltiple puede ser problemática y existe una serie de factores importantes que restringen la selección de marcadores fluorescentes. Primero, puede ser difícil encontrar compuestos de tinte cuyos espectros de emisión se resuelvan de manera espectral adecuadamente en una aplicación dada. Adicionalmente, cuando se utilizan diversos tintes fluorescentes juntos, para generar señales de fluorescencia en regiones espectrales distinguibles por excitación simultánea puede ser difícil porque las bandas de absorción de los tintes que podrían ser utilizadas para esto usualmente están ampliamente separadas, por lo que es difícil lograr más o menos eficiencia de excitación de fluorescencia igual incluso para dos tintes. Muchos métodos de excitación utilizan fuentes de luz de alta potencia como los láseres y, por lo tanto, el tinte debe tener suficiente estabilidad fotográfica para soportar dicha excitación. Una consideración final de particular importancia en los métodos de biología molecular es el grado en que los tintes fluorescentes deben ser compatibles con los reactivos químicos utilizados, tales como, por ejemplo, solventes y reactivos de síntesis de ADN, tampones, enzimas polimerasas y enzimas ligasa.However, multiple fluorescence detection can be problematic and there are a number of important factors that restrict the selection of fluorescent markers. First, it can be difficult to find dye compounds whose emission spectra are adequately spectrally resolved in a given application. Additionally, when various fluorescent dyes are used together, to generate fluorescence signals in distinguishable spectral regions by simultaneous excitation can be difficult because the absorption bands of the dyes that could be used for this are usually widely separated, making it difficult to achieve more or less the same fluorescence excitation efficiency even for two dyes. Many excitation methods use high-power light sources such as lasers, and therefore the dye must have sufficient photographic stability to withstand such excitation. A final consideration of particular importance in molecular biology methods is the degree to which fluorescent dyes must be compatible with the chemical reagents used, such as, for example, solvents and DNA synthesis reagents, buffers, polymerase enzymes and ligase enzymes. .
A medida que la tecnología de secuenciación avanza, se ha desarrollado una necesidad de compuestos de tintes fluorescentes adicionales, sus conjugados de ácido nucleico y conjuntos de tintes que satisfagan todas las restricciones anteriores y que sean particularmente adecuados para métodos moleculares de alto rendimiento tales como la secuenciación en fase sólida y similares.As sequencing technology advances, a need has developed for additional fluorescent dye compounds, their nucleic acid conjugates, and dye sets that satisfy all of the above restrictions and are particularly suitable for high-throughput molecular methods such as solid phase sequencing and the like.
Las moléculas de tinte fluorescente con propiedades de fluorescencia mejoradas tales como intensidad de fluorescencia, forma y máximo de longitud de onda de la banda de fluorescencia pueden mejorar la velocidad y la precisión de la secuenciación de ácidos nucleicos. La fuerte señal de fluorescencia es especialmente importante cuando las mediciones se realizan en tampones biológicos con base en agua y a una temperatura más alta, ya que la intensidad de fluorescencia de la mayoría de los tintes es significativamente menor en dichas condiciones. Más aún, la naturaleza de la base a la que se une un tinte también afecta el máximo de fluorescencia, la intensidad de la fluorescencia y otras propiedades del tinte espectral. Las interacciones específicas de secuencia entre las nucleobases y los tintes fluorescentes se pueden adaptar mediante el diseño específico de los tintes fluorescentes. La optimización de la estructura de los tintes fluorescentes puede mejorar la eficiencia de la incorporación de nucleótidos, reducir el nivel de errores de secuenciación y disminuir el uso de reactivos y, por lo tanto, los costes de la secuenciación de ácidos nucleicos.Fluorescent dye molecules with improved fluorescence properties such as fluorescence intensity, shape, and wavelength maximum of the fluorescence band can improve the speed and accuracy of nucleic acid sequencing. The strong fluorescence signal is especially important when measurements are made in water-based biological buffers and at a higher temperature, since the fluorescence intensity of most dyes is significantly lower under these conditions. Furthermore, the nature of the base to which a dye is attached also affects the maximum fluorescence, the intensity of the fluorescence, and other properties of the spectral dye. Specific sequence interactions between nucleobases and fluorescent dyes can be tailored by specific design of fluorescent dyes. Optimizing the structure of fluorescent dyes can improve the efficiency of nucleotide incorporation, reduce the level of sequencing errors, and decrease the use of reagents and therefore the costs of nucleic acid sequencing.
Los compuestos de polimetina se conocen de publicaciones anteriores. Ciertos compuestos de polimetina se describen en publicaciones que incluyen los documentos WO2013041117, WO2005014723, EP1792949 y WO2014135221.Polymethine compounds are known from previous publications. Certain polymethine compounds are described in publications including WO2013041117, WO2005014723, EP1792949 and WO2014135221.
En el presente documento se describen construcciones de polimetina mejoradas y su uso como marcadores de biomoléculas, particularmente como marcadores para nucleótidos utilizados en la secuenciación de ácidos nucleicos. Se pueden observar mejoras particulares en la eficiencia de la incorporación de nucleótidos marcados y la longitud de la secuencia de lectura que se puede obtener utilizando las nuevas construcciones fluorescentes.Described herein are improved polymethine constructs and their use as biomolecule markers, particularly as markers for nucleotides used in nucleic acid sequencing. Particular improvements can be seen in the efficiency of the incorporation of labeled nucleotides and the length of the reading sequence that can be obtained using the new fluorescent constructs.
Resumen Summary
La presente invención se define por las reivindicaciones. La invención proporciona un compuesto de fórmula (IVa), (IVb), (IVc) o formas mesoméricas del mismo:The present invention is defined by the claims. The invention provides a compound of formula (IVa), (IVb), (IVc) or mesomeric forms thereof:
en la que mCat+ o mAn- es un contraión orgánico o inorgánico cargado positivamente/negativamente y m es un entero 0-3;wherein mCat + or mAn- is a positively / negatively charged organic or inorganic counter ion and m is an integer 0-3;
n es un entero 1-5; yn is an integer 1-5; and
q es un entero de 1-6.q is an integer from 1-6.
De acuerdo con un primer aspecto esta divulgación proporciona compuestos de la fórmula (I) o formas mesoméricas del mismo: According to a first aspect this disclosure provides compounds of formula (I) or mesomeric forms thereof:
en la que mCat+ o mAn- es un contraión orgánico o inorgánico cargado positivamente/negativamente ywhere mCat + or mAn- is a positively / negatively charged organic or inorganic counterion and
m es un entero 0-3;m is an integer 0-3;
n es un entero 1-5;n is an integer 1-5;
Rf es OH u O-;Rf is OH or O-;
cada uno de Ra1 y Ra2 es independientemente H, SO3 , sulfonamida, halógeno, o un anillo adicional fusionado a un átomo de carbono adyacente; en la que cualquiera de Ra1 o Ra2 es sulfonamida o SO3-; yeach of Ra 1 and Ra 2 is independently H, SO 3 , sulfonamide, halogen, or an additional ring fused to an adjacent carbon atom; wherein either of Ra 1 or Ra 2 is sulfonamide or SO 3 -; and
cada uno de Rc1 y Rc2 es independientemente alquilo o alquilo sustituido.Rc 1 and Rc 2 are each independently alkyl or substituted alkyl.
En ciertos ejemplos en los que Ra1 o Ra2 es SO3-; cualquiera de Rc1 o Rc2 puede ser un grupo ácido alquil sulfónico. En otra realización los compuestos de la presente divulgación se pueden conjugar con una variedad de fracciones de sustrato tales como, por ejemplo, nucleósidos, nucleótidos, polinucleótidos, polipéptidos, carbohidratos, ligandos, partículas, células, superficies semisólidas (por ejemplo geles) y superficies sólidas. La conjugación se puede llevar a cabo a través del grupo carboxilo CORf, que se puede convertir en una amida o éster.In certain examples where Ra 1 or Ra 2 is SO 3 -; either of Rc 1 or Rc 2 can be an alkyl sulfonic acid group. In another embodiment the compounds of the present disclosure can be conjugated to a variety of substrate moieties such as, for example, nucleosides, nucleotides, polynucleotides, polypeptides, carbohydrates, ligands, particles, cells, semi-solid surfaces (for example gels) and surfaces. solid. Conjugation can be carried out via the carboxyl group CORf, which can be converted to an amide or an ester.
Por lo tanto, de acuerdo con un aspecto adicional de la divulgación, se proporcionan compuestos de tinte que comprenden grupos ligadores para permitir, por ejemplo, adhesión covalente a dichas fracciones de sustrato.Therefore, according to a further aspect of the disclosure, dye compounds are provided which comprise linker groups to allow, for example, covalent adhesion to said substrate moieties.
De acuerdo con un aspecto adicional la divulgación proporciona un compuesto de nucleósido o nucleótido definido por la fórmula: N-L-Dye, en la que N es un nucleótido, L es una fracción de ligador opcional y Dye es un compuesto fluorescente de acuerdo con la presente divulgación.According to a further aspect the disclosure provides a nucleoside or nucleotide compound defined by the formula: NL-Dye, wherein N is a nucleotide, L is an optional linker moiety, and Dye is a fluorescent compound according to the present. divulgation.
En un aspecto adicional la divulgación proporciona métodos de secuenciación que utilizan los compuestos de tinte de la presente divulgación.In a further aspect the disclosure provides sequencing methods using the dye compounds of the present disclosure.
De acuerdo con un aspecto adicional la divulgación también proporciona kits que comprenden compuestos de tinte (libres o en forma conjugado) que se pueden utilizar en diversos ensayos inmunológicos, marcador de oligonucleótido y ácido nucleico y para secuenciación de ADN mediante síntesis. En aún otro aspecto la divulgación proporciona kits que comprenden ‘conjuntos’ de tinte particularmente adecuados para ciclos de secuenciación mediante síntesis sobre una plataforma de instrumentos automatizada.According to a further aspect the disclosure also provides kits comprising dye compounds (free or in conjugated form) that can be used in various immunological assays, oligonucleotide marker and nucleic acid and for DNA sequencing by synthesis. In yet another aspect the disclosure provides kits comprising dye 'sets' particularly suitable for sequencing cycles by synthesis on an automated instrument platform.
Un aspecto adicional de la divulgación es la preparación química de compuestos de la divulgación.A further aspect of the disclosure is the chemical preparation of compounds of the disclosure.
Descripción detalladaDetailed description
Esta divulgación proporciona compuestos novedosos particularmente adecuados para métodos de detección de fluorescencia y secuenciación mediante síntesis. Los compuestos que tienen una fracción de indol N-fenilo son ventajosos en intensidad de fluorescencia, fotoestabilidad en comparación con análogos de N-alquilo y por lo tanto mejoran ciertas aplicaciones de secuenciación de ácidos nucleicos.This disclosure provides novel compounds particularly suitable for methods of fluorescence detection and sequencing by synthesis. Compounds having an N-phenyl indole moiety are advantageous in fluorescence intensity, photostability compared to N-alkyl analogs and therefore improve certain nucleic acid sequencing applications.
La presente invención está definida por las reivindicaciones. La invención proporciona un compuesto de fórmula (IVa), (Ivb), (IVc) o formas mesoméricas del mismo: The present invention is defined by the claims. The invention provides a compound of formula (IVa), (Ivb), (IVc) or mesomeric forms thereof:
en el que mCat o mAn- es un contraión orgánico o inorgánico cargado positivamente/negativamente y m es un entero 0-3;wherein mCat or mAn- is a positive / negatively charged organic or inorganic counterion and m is an integer 0-3;
n es un entero 1-5; yn is an integer 1-5; and
q es un entero de 1-6.q is an integer from 1-6.
De acuerdo con un primer aspecto la divulgación proporciona compuestos de la fórmula (I) o formas mesoméricas del mismo: According to a first aspect the disclosure provides compounds of formula (I) or mesomeric forms thereof:
en la que mCat+ o mAn- es un contraión orgánico o inorgánico cargado positivamente/negativamente ywhere mCat + or mAn- is a positively / negatively charged organic or inorganic counterion and
m es un entero 0-3;m is an integer 0-3;
n es un entero 1-5;n is an integer 1-5;
Rf es O H uO -;Rf is O H uO -;
cada uno de Ra1 y Ra2 es independientemente H, SO3-, sulfonamida, halógeno, o un anillo adicional fusionado a un átomo de carbono adyacente; en la que cualquiera de Ra1 o Ra2 es sulfonamida o SO3-; yeach of Ra 1 and Ra 2 is independently H, SO 3 -, sulfonamide, halogen, or an additional ring fused to an adjacent carbon atom; wherein either of Ra 1 or Ra 2 is sulfonamide or SO 3 -; and
cada uno de Rc1 y Rc2 es independientemente alquilo o alquilo sustituido; en el que cuando Ra1 o Ra2 es SO3-, cualquiera de i) Rc1 o Rc2 es un grupo ácido alquil sulfónico, o ii) Ra1 o Ra2 es una sulfonamida.each of Rc 1 and Rc 2 is independently alkyl or substituted alkyl; wherein when Ra 1 or Ra 2 is SO 3 -, either i) Rc 1 or Rc 2 is an alkyl sulfonic acid group, or ii) Ra 1 or Ra 2 is a sulfonamide.
Un aspecto alternativo de la divulgación proporciona compuestos de la fórmula (I) o formas mesoméricas del mismo:An alternative aspect of the disclosure provides compounds of formula (I) or mesomeric forms thereof:
en las que mCat+ o mAn- es un contraión orgánico o inorgánico cargado positivamente/negativamente ywhere mCat + or mAn- is a positively / negatively charged organic or inorganic counterion and
m es un entero 0-3;m is an integer 0-3;
n es un entero 1-5;n is an integer 1-5;
Rf es O H uO -;Rf is O H uO -;
cada uno de Ra1 y Ra2 es independientemente H, SO3-, sulfonamida, halógeno, o un anillo adicional fusionado a un átomo de carbono adyacente; en la que cualquiera de Ra1 o Ra2 es sulfonamida o SO3-; yeach of Ra 1 and Ra 2 is independently H, SO 3 -, sulfonamide, halogen, or an additional ring fused to an adjacent carbon atom; wherein either of Ra 1 or Ra 2 is sulfonamide or SO 3 -; and
cada uno de Rc1 y Rc2 es independientemente alquilo o alquilo sustituido; en la que cuando Ra1 o Ra2 es SO3-, cualquiera de Rc1 o Rc2 es un grupo ácido alquil sulfónico.each of Rc 1 and Rc 2 is independently alkyl or substituted alkyl; wherein when Ra 1 or Ra 2 is SO 3 -, either of Rc 1 or Rc 2 is an alkyl sulfonic acid group.
Un aspecto alternativo la divulgación proporciona compuestos de la fórmula (I) o formas mesoméricas del mismo: An alternative aspect the disclosure provides compounds of formula (I) or mesomeric forms thereof:
en la que mCat+ o mAn- es un contraión orgánico o inorgánico cargado positivamente/negativamente ywhere mCat + or mAn- is a positively / negatively charged organic or inorganic counterion and
m es un entero 0-3;m is an integer 0-3;
n es un entero 1-5;n is an integer 1-5;
Rf es OH u O- o un éster o conjugado de amina del mismo; cada uno de Raí y Ra2 es independientemente H, SO3-, sulfonamida, halógeno, o un anillo adicional fusionado a un átomo de carbono adyacente; en la que cualquiera de Raí o Ra2 es sulfonamida; y cada uno de Rci y Rc2 es independientemente alquilo o alquilo sustituido.Rf is OH or O- or an ester or amine conjugate thereof; each of Rai and Ra2 is independently H, SO3-, sulfonamide, halogen, or an additional ring fused to an adjacent carbon atom; wherein either Rai or Ra2 is sulfonamide; and each of Rci and Rc2 is independently alkyl or substituted alkyl.
Las moléculas pueden contener una o más fracciones de sulfonamida o SO3- en la posición Ra. Raí y/o Ra2 pueden ser sulfonamida. El otro Ra (Raí o Ra2) puede ser independientemente H, SO3-, sulfonamida, halógeno, o un anillo adicional fusionado a un átomo de carbono adyacente. Raí o Ra2 puede ser H. Raí o Ra2 pueden ser SO3-. Raí puede ser diferente a Ra2, por ejemplo la estructura puede tener un grupo de sulfonamida único a Raí, y H como Ra2. Raí y Ra2 pueden ambos ser sulfonamida. La sulfonamida puede ser SO2NH2 o SO2NHR, en la que R es un alquilo, alquilo sustituido, grupo arilo o arilo sustituido.The molecules can contain one or more sulfonamide or SO3- moieties at the Ra position. Rai and / or Ra2 can be sulfonamide. The other Ra (Rai or Ra2) can independently be H, SO3-, sulfonamide, halogen, or an additional ring fused to an adjacent carbon atom. Raí or Ra2 can be H. Raí or Ra2 can be SO3-. Raí can be different from Ra2, for example the structure can have a sulfonamide group unique to Raí, and H as Ra2. Raí and Ra2 can both be sulfonamide. The sulfonamide can be SO2NH2 or SO2NHR, where R is an alkyl, substituted alkyl, aryl group, or substituted aryl.
Raí o Ra2 pueden ser un anillo alifático, aromático o heterocíclico adicional fusionado a los carbonos adyacentes del anillo de indol. Por ejemplo, en dichos casos cuando se fusiona un anillo aromático, el grupo terminal de tintes puede representar una estructura de tipoRai or Ra2 can be an additional aliphatic, aromatic, or heterocyclic ring fused to the adjacent carbons of the indole ring. For example, in such cases when an aromatic ring is fused, the terminal group of dyes may represent a structure of the type
en la que Rd puede ser H, alquilo, alquilo sustituido, arilo, arilo sustituido, halógeno, carboxi, sulfonamida o ácido sulfónico.where Rd can be H, alkyl, substituted alkyl, aryl, substituted aryl, halogen, carboxy, sulfonamide, or sulfonic acid.
De esta manera los tintes de la divulgación se pueden describir por la Fórmula (íA ) o (IB): In this way the dyes of the disclosure can be described by Formula (IA) or (IB):
en la quein which
m es un entero 0-3;m is an integer 0-3;
n es un entero 1-5;n is an integer 1-5;
Rf es OH u O-;Rf is OH or O-;
Rd es H, alquilo, alquilo sustituido, arilo, arilo sustituido, halógeno, carboxi sulfonamida, o ácido sulfónico; y cada uno de Rci y Rc2 es independientemente alquilo o alquilo sustituido; en la que cualquiera de Rci o Rc2 es un grupo ácido alquil sulfónico.Rd is H, alkyl, substituted alkyl, aryl, substituted aryl, halogen, carboxy sulfonamide, or sulfonic acid; and each of Rci and Rc2 is independently alkyl or substituted alkyl; wherein either Rci or Rc2 is an alkyl sulfonic acid group.
En la fórmula (IA) o (IB) los anillos adicionales fusionados a átomos de carbono adyacentes del anillo indol se pueden sustituir opcionalmente, por ejemplo con ácido sulfónico o sulfonamida.In formula (IA) or (IB) the additional rings fused to adjacent carbon atoms of the indole ring can optionally be substituted, for example with sulfonic acid or sulfonamide.
El compuesto puede ser en el que la sulfonamida es parte de una estructura de fórmula (II):The compound can be in which the sulfonamide is part of a structure of formula (II):
en la que Rc1 es alquilo o alquilo sustituido.wherein Rc1 is alkyl or substituted alkyl.
El compuesto puede ser en el que la sulfonamida es parte de una estructura de fórmula (III):The compound can be in which the sulfonamide is part of a structure of formula (III):
en la que in which
m es un entero 0-3, n es un entero 1-5, Rf es OH u O-; y Rc2 es alquilo o alquilo sustituido.m is an integer 0-3, n is an integer 1-5, Rf is OH or O-; and Rc2 is alkyl or substituted alkyl.
El grupo carboxilo CORf o sus derivados se une al átomo de nitrógeno del indol por una cadena de alquilos de longitud n, en la que n tiene 1-5 carbono o heteroátomos. La cadena puede ser (CH2)n en la que n es 1-5. El grupo puede ser (CH2)aCOOH.The carboxyl group CORf or its derivatives is attached to the indole nitrogen atom by an alkyl chain of length n, where n has 1-5 carbon or heteroatoms. The chain can be (CH2) n where n is 1-5. The group can be (CH2) aCOOH.
Las moléculas pueden contener una o más fracciones de alquil-sulfonato en la posición Rc. Cuanquiera de Rci y/o Rc2 puede ser alquil-SO3-. El otro Rc (Rci o Rc2) puede ser independientemente alquilo o alquilo sustituido. Rci y Rc2 pueden ser metilo, etilo, propilo, butilo, pentilo, hexilo o (CH2)qSO3H, en el que q es 1-6. q puede ser 1-4. q puede ser 4. Rci y Rc2 puede ser un grupo alquilo sustituido. Rci y Rc2 puede contener una fracción de COOH o -SO3H o sus derivados de éster o amida.The molecules can contain one or more alkyl sulfonate moieties at the Rc position. Any of Rci and / or Rc2 can be alkyl-SO3-. The other Rc (Rci or Rc2) can independently be alkyl or substituted alkyl. Rci and Rc2 can be methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, or (CH2) qSO3H, where q is 1-6. q can be 1-4. q can be 4. Rci and Rc2 can be a substituted alkyl group. Rci and Rc2 can contain a fraction of COOH or -SO3H or their ester or amide derivatives.
En ciertas realizaciones, cuando uno de Ra1 o Ra2 es SO3-, y el otro de Ra1 o Ra2 es H o SO3-, cualquiera de Rc1 o Rc2 debe ser un grupo ácido alquil sulfónico. Los compuestos en los que uno de Ra1 o Ra2 es SO3-, y el otro de Ra1 o Ra2 es H o SO3- y Rc1 y Rc2 son metilo se rechazan de ciertas reivindicaciones si se requiere. La publicación WO2013041117 divulga ciertos compuestos en los que Ra1 es H o SO3-, Ra2 es SO3- y Rc1 y Rc2 son metilo. Esta publicación no describe moléculas en las que Rc sea un grupo de ácido alquil sulfónico. Esta publicación no divulga moléculas en las que Ra es sulfonamida.In certain embodiments, when one of Ra1 or Ra2 is SO3-, and the other of Ra1 or Ra2 is H or SO3-, either of Rc1 or Rc2 must be an alkyl sulfonic acid group. Compounds in which one of Ra1 or Ra2 is SO3-, and the other of Ra1 or Ra2 is H or SO3- and Rc1 and Rc2 are methyl are rejected from certain claims if required. Publication WO2013041117 discloses certain compounds in which Ra1 is H or SO3-, Ra2 is SO3- and Rc1 and Rc2 are methyl. This publication does not describe molecules in which Rc is an alkyl sulfonic acid group. This publication does not disclose molecules in which Ra is sulfonamide.
El grupo COOH puede actuar como una fracción de enlace para una unión adicional o se liga a una molécula adicional. Una vez que ha ocurrido la conjugación, el COOH o el COO- se pueden convertir en una amida o un éster.The COOH group can act as a linking moiety for additional attachment or is attached to an additional molecule. Once conjugation has occurred, the COOH or COO- can be converted to an amide or an ester.
Ejemplos de los compuestos incluyen estructuras de acuerdo con fórmula (IV):Examples of the compounds include structures according to formula (IV):
o una sal del mismo en la que mCat+ o mAn- es un contraión orgánico o inorgánico cargado positivamente/negativamente yor a salt thereof in which mCat + or mAn- is a positively / negatively charged organic or inorganic counterion and
m es un entero 0-3;m is an integer 0-3;
n es un entero 1-5; yn is an integer 1-5; and
cada uno de Rci y Rc2 es independientemente alquilo o alquilo sustituido.each of Rci and Rc2 is independently alkyl or substituted alkyl.
Ejemplos adicionales de compuestos incluyen estructuras de acuerdo con la fórmula (IVa) a (IVd): Additional examples of compounds include structures according to formula (IVa) to (IVd):
o sales de los mismos, en los que mCat+ o mAn- es un contraión orgánico o inorgánico cargado positivamente/negativamente yor salts thereof, wherein mCat + or mAn- is a positively / negatively charged organic or inorganic counterion and
m es un entero 0-3;m is an integer 0-3;
n es un entero 1-5; yn is an integer 1-5; and
q es un entero desde 1-6.q is an integer from 1-6.
Un compuesto particularmente útil es un nucleótido u oligonucleótido marcado con un tinte como se describe en el presente documento.A particularly useful compound is a dye-labeled nucleotide or oligonucleotide as described herein.
El nucleótido u oligonucleótido marcado puede tener el marcador unido al átomo de nitrógeno del indol a través de un grupo alquil-carboxi para formar una amida. El nucleótido u oligonucleótido marcado puede tener el marcador unido a la posición C5 de una base de pirimidina o la posición C7 de una base de purina 7-deaza a través de una fracción de ligador.The labeled nucleotide or oligonucleotide may have the label attached to the indole nitrogen atom through an alkyl carboxy group to form an amide. The labeled nucleotide or oligonucleotide may have the label attached to the C5 position of a pyrimidine base or the C7 position of a 7-deaza purine base through a linker moiety.
El nucleótido u oligonucleótido marcado también puede tener un grupo bloqueador unido covalentemente al azúcar de ribosa o desoxirribosa del nucleótido. El grupo de bloqueo puede estar unido en cualquier posición sobre el azúcar de ribosa o desoxirribosa. En realizaciones particulares, el grupo de bloqueo está en la posición 3' OH del azúcar de ribosa o desoxirribosa del nucleótido.The labeled nucleotide or oligonucleotide may also have a blocking group covalently attached to the nucleotide's ribose or deoxyribose sugar. The blocking group can be attached at any position on the ribose or deoxyribose sugar. In particular embodiments, the blocking group is at the 3'OH position of the nucleotide deoxyribose or ribose sugar.
En este documento se proporcionan kits que incluyen dos o más nucleótidos en los que por lo menos un nucleótido es un nucleótido marcado con un compuesto de la presente divulgación. El kit puede incluir dos o más nucleótidos marcados. Los nucleótidos se pueden marcar con dos o más marcadores fluorescentes. Dos o más de los marcadores se pueden excitar utilizando una única fuente de excitación, que puede ser un láser. Por ejemplo, las bandas de excitación para los dos o más marcadores pueden estar solapadas, por lo menos parcialmente, de tal manera que la excitación en la región de solapamiento del espectro provoque que ambos marcadores emitan fluorescencia. En realizaciones particulares, la emisión de las dos o más marcadores se producirá en diferentes regiones del espectro, de tal manera que la presencia de por lo menos uno de los marcadores se puede determinar distinguiendo ópticamente la emisión.Provided herein are kits that include two or more nucleotides wherein at least one nucleotide is a nucleotide labeled with a compound of the present disclosure. The kit can include two or more labeled nucleotides. Nucleotides can be labeled with two or more fluorescent markers. Two or more of the markers can be excited using a single excitation source, which can be a laser. For example, the excitation bands for the two or more markers may be at least partially overlapping such that excitation in the overlapping region of the spectrum causes both markers to fluoresce. In particular embodiments, the emission of the two or more markers will occur in different regions of the spectrum, such that the presence of at least one of the markers can be determined by optically distinguishing the emission.
El kit puede contener cuatro nucleótidos marcados, en los que el primero de los cuatro nucleótidos está marcado con un compuesto como se describe en este documento. En dicho kit, los nucleótidos segundo, tercero y cuarto se pueden marcar cada uno con un compuesto que es opcionalmente diferente del marcador en el primer nucleótido y opcionalmente diferente de los marcadores entre sí. Por lo tanto, uno o más de los compuestos pueden tener un máximo de absorbancia y/o de emisión distinto, de tal manera que los compuestos son distinguibles de otros compuestos. Por ejemplo, cada compuesto puede tener un máximo de absorbancia y/o emisión distinto, de tal manera que cada uno de los compuestos se distinga de los otros tres compuestos. Se entenderá que partes del espectro de absorbancia y/o espectro de emisión que no sean los máximos pueden diferir y estas diferencias se pueden aprovechar para distinguir los compuestos. El kit puede ser tal que dos o más de los compuestos tengan un máximo de absorbancia distinto a 600 nm. Los compuestos de la invención normalmente absorben luz en la región por encima de 640 nm.The kit may contain four labeled nucleotides, where the first of the four nucleotides is labeled with a compound as described herein. In such a kit, the second, third and fourth nucleotides can each be labeled with a compound that is optionally different from the marker in the first nucleotide and optionally different from the labels from each other. Therefore, one or more of the compounds may have a different absorbance and / or emission maximum, such that the compounds are distinguishable from other compounds. For example, each compound may have a different absorbance and / or emission maximum, such that each compound is distinguished from the other three compounds. It will be understood that parts of the absorbance spectrum and / or emission spectrum other than the maximums may differ and these differences may be exploited to distinguish the compounds. The kit can be such that two or more of the compounds have an absorbance maximum other than 600 nm. The compounds of the invention normally absorb light in the region above 640 nm.
Los compuestos, nucleótidos o kits que se exponen en el presente documento se pueden utilizar para detectar, medir o identificar un sistema biológico (que incluye, por ejemplo, procesos o componentes de los mismos). Las técnicas de ejemplo que pueden emplear los compuestos, nucleótidos o kits incluyen secuenciación, análisis de expresión, análisis de hibridación, análisis genético, análisis de ARN, ensayo celular (por ejemplo, unión celular o análisis de la función celular), o ensayo de proteínas (por ejemplo, ensayo de unión de proteínas o ensayo de actividad de proteínas). El uso puede ser sobre un instrumento automatizado para llevar a cabo una técnica particular, tal como un instrumento de secuenciación automatizado. El instrumento de secuenciación puede contener dos láseres que operan en diferentes longitudes de onda.The compounds, nucleotides, or kits discussed herein can be used to detect, measure, or identify a biological system (including, for example, processes or components thereof). Exemplary techniques that the compounds, nucleotides, or kits may employ include sequencing, expression analysis, hybridization analysis, genetic analysis, RNA analysis, cellular assay (eg, cell binding or analysis of cell function), or assay of proteins (eg, protein binding assay or protein activity assay). The use can be on an automated instrument to perform a particular technique, such as an automated sequencing instrument. The sequencing instrument can contain two lasers operating at different wavelengths.
En este documento se divulga un método para sintetizar compuestos de la divulgación. Un compuesto de fórmula (X) y/o (X1), (X2) o una sal del mismo se pueden utilizar como un material de partida para la síntesis de tintes de polimetina simétricos o asimétricos: A method for synthesizing compounds of the disclosure is disclosed herein. A compound of formula (X) and / or (X1), (X2) or a salt thereof can be used as a starting material for the synthesis of symmetric or asymmetric polymethine dyes:
o una sal del mismo en la que Ra es H, SO3-, sulfonamida, halógeno, o un anillo adicional fusionado a un átomo de carbono adyacente; R1, R2, R3 y R4 son independientemente H, alquilo o arilo; Rc2 es alquilo o alquilo sustituido; Ar es un grupo aromático y R es un grupo alquilo.or a salt thereof in which Ra is H, SO3-, sulfonamide, halogen, or an additional ring fused to an adjacent carbon atom; R1, R2, R3 and R4 are independently H, alkyl or aryl; Rc2 is alkyl or substituted alkyl; Ar is an aromatic group and R is an alkyl group.
En este documento se divulga un método para sintetizar compuestos de la divulgación. Un compuesto de fórmula (X3), (X4) o (X5) o una sal del mismo se puede utilizar como un material de partida para la síntesis de tintes de polimetina simétricos o asimétricos:A method for synthesizing compounds of the disclosure is disclosed herein. A compound of formula (X3), (X4) or (X5) or a salt thereof can be used as a starting material for the synthesis of symmetric or asymmetric polymethine dyes:
o una sal del mismo en la que n es un entero 1-5; Rc2 es alquilo o alquilo sustituido; Ar es un grupo aromático y R es un grupo alquilo.or a salt thereof where n is an integer 1-5; Rc2 is alkyl or substituted alkyl; Ar is an aromatic group and R is an alkyl group.
Como se utiliza en el presente documento, el término "alquilo" se refiere a hidrocarburo Ci-C2C y puede incluir anillos carbocíclicos no aromáticos C3-C1C. En realizaciones particulares, los grupos alquilo son alquilo C1-C6 que se refiere a radicales hidrocarburos saturados de cadena lineal o ramificada que contienen entre uno y seis átomos de carbono, respectivamente. Los grupos alquilo pueden incluir uno o más grupos insaturados, y por lo tanto incluyen alquenilo y alquinilo.As used herein, the term "alkyl" refers to Ci-C2C hydrocarbon and may include C3-C1C non-aromatic carbocyclic rings. In particular embodiments, the alkyl groups are C1-C6 alkyl which refers to straight or branched chain saturated hydrocarbon radicals containing between one and six carbon atoms, respectively. Alkyl groups can include one or more unsaturated groups, and therefore include alkenyl and alkynyl.
El término "halógeno", como se utiliza en el presente documento, se refiere a fluoro (en lo sucesivo denominado F), cloro (en lo sucesivo denominado Cl), bromo (en lo sucesivo denominado Br) o yodo (en lo sucesivo denominado I), y usualmente se relaciona con la sustitución de un átomo de hidrógeno en un compuesto orgánico, esta sustitución es opcionalmente una sustitución completa del hidrógeno.The term "halogen" as used herein refers to fluoro (hereinafter referred to as F), chlorine (hereinafter referred to as Cl), bromine (hereinafter referred to as Br), or iodine (hereinafter referred to as I), and usually relates to the substitution of a hydrogen atom in an organic compound, this substitution is optionally a complete substitution of hydrogen.
El término "alquilo sustituido", se refiere a grupos alquilo, alquenilo o alquinilo como se definió anteriormente en los que pueden sustituir opcionalmente adicionalmente con, pero sin limitación, halo, ciano, SO3-, SRa, ORa, NRbRc, oxo, CONRbRc, COOH y COORb. Ra, Rb y Rc se pueden seleccionar cada uno independientemente de H, alquilo, alquilo sustituido, alquenilo, alquenilo sustituido, alquinilo, alquinilo sustituido, arilo y arilo sustituido. Adicionalmente, dicho alquilo sustituido, alquenilo sustituido y alquinilo sustituido puede estar opcionalmente interrumpido por al menos un heteroátomo o grupo seleccionado de O, NRb, S(O)t en el que t es 0 a 2, y similares. El alquilo sustituido también cubre un grupo tal como bencilo en el que los grupos alquilo comprenden una fracción arilo o arilo sustituido.The term "substituted alkyl" refers to alkyl, alkenyl or alkynyl groups as defined above in which halo, cyano, SO3-, SRa, ORa, NRbRc, oxo, CONRbRc can be optionally further substituted with, but not limited to, COOH and COORb. Ra, Rb, and Rc can each be independently selected from H, alkyl, substituted alkyl, alkenyl, substituted alkenyl, alkynyl, substituted alkynyl, aryl, and substituted aryl. Additionally, said substituted alkyl, substituted alkenyl and substituted alkynyl may be optionally interrupted by at least one heteroatom or group selected from O, NRb, S (O) t in which t is 0 to 2, and the like. Substituted alkyl also covers a group such as benzyl in which the alkyl groups comprise an aryl or a substituted aryl moiety.
Los tintes de acuerdo con la presente divulgación se pueden sintetizar a partir de una variedad de diferentes materiales de partida, que incluyen indoles de N-fenilo. Los tintes se pueden hacer simétricamente, de tal manera que el mismo indol esté en ambos extremos de la cadena de trimetina, o asimétricamente, de tal manera que diferentes indoles estén en cualquier extremo del cromóforo. Los métodos para preparar tintes de polimetina son bien conocidos en la técnica.Dyes according to the present disclosure can be synthesized from a variety of different starting materials, including N-phenyl indoles. The dyes can be made symmetrically, such that the same indole is at both ends of the trimetin chain, or asymmetrically, such that different indoles are at either end of the chromophore. Methods for preparing polymethine dyes are well known in the art.
De acuerdo con un aspecto de la divulgación, se proporcionan compuestos tintes adecuados para la unión a fracciones de sustrato, que comprenden particularmente grupos ligadores para permitir la unión a fracciones de sustrato. Las fracciones de sustrato pueden ser virtualmente cualquier molécula o sustancia a la que se puedan conjugar los tintes de la divulgación y, a modo de ejemplo no limitativo, pueden incluir nucleósidos, nucleótidos, polinucleótidos, carbohidratos, ligandos, partículas, superficies sólidas, polímeros orgánicos e inorgánicos, cromosomas, núcleos, células vivas y combinaciones o ensamblajes de los mismos. Los tintes pueden conjugarse mediante un ligador opcional mediante una variedad de medios que incluyen atracción hidrofóbica, atracción iónica y unión covalente. En particular, los tintes se conjugan con el sustrato por unión covalente. Más particularmente, la unión covalente es por medio de un grupo ligador.According to one aspect of the disclosure, dye compounds suitable for binding to substrate moieties are provided, particularly comprising linker groups to allow attachment to substrate moieties. Substrate moieties can be virtually any molecule or substance to which the dyes of the disclosure can be conjugated and, by way of non-limiting example, can include nucleosides, nucleotides, polynucleotides, carbohydrates, ligands, particles, solid surfaces, organic polymers. and inorganic, chromosomes, nuclei, living cells, and combinations or assemblies thereof. The dyes can be conjugated by an optional linker by a variety of means including hydrophobic attraction, ionic attraction, and covalent bonding. In particular, the dyes are conjugated to the substrate by covalent attachment. More particularly, the covalent attachment is via a linking group.
La conjugación del compuesto de tinte al sustrato se puede llevar a cabo a través del grupo carboxilo CORf, que puede convertirse en una amida o éster.Conjugation of the dye compound to the substrate can be carried out via the carboxyl group CORf, which can be converted to an amide or ester.
Los tintes de acuerdo con la presente divulgación pueden incluir un grupo ligador reactivo en una de las posiciones de los sustituyentes para la unión covalente del tinte a otra molécula. Los grupos de enlace reactivo son fracciones capaces de formar un enlace (por ejemplo, un enlace covalente o no covalente). En una realización particular, el ligador puede ser un ligador de división. El uso del término "ligador de división" no significa que se deba eliminar todo el ligador. El sitio de división se puede ubicar en una posición en el ligador que da como resultado que parte del ligador permanezca unido al tinte y/o a la fracción de sustrato después de la división. Los ligadores de división pueden ser, a modo de ejemplo no limitante, ligadores de división por electrófilos, ligadores de división enzimáticamente, ligadores de división nucleófilos, ligadores que se pueden escindir por división, de división bajo condiciones reductoras (por ejemplo, enlaces que contienen disulfuro o azida), condiciones oxidativas, de división mediante el uso de ligadores de captura de seguridad y de división por mecanismos de eliminación. El uso de un ligador de división para unir el compuesto de tinte a una fracción de sustrato brinda la opción de quitar el marcador, por ejemplo, después de detección, evitando de esta manera cualquier señal de interferencia en las etapas posteriores. Dyes according to the present disclosure may include a reactive linking group at one of the substituent positions for covalent attachment of the dye to another molecule. Reactive linking groups are moieties capable of forming a bond (eg, a covalent or non-covalent bond). In a particular embodiment, the linker can be a cleavage linker. The use of the term "cleavage linker" does not mean that the entire linker must be removed. The cleavage site can be located at a position on the linker that results in part of the linker remaining attached to the dye and / or the substrate moiety after cleavage. The cleavage linkers may be, by way of non-limiting example, electrophilic cleavage linkers, enzymatically cleavage linkers, nucleophilic cleavage linkers, cleavage linkers, cleavage under reducing conditions (e.g., bonds containing disulfide or azide), oxidative conditions, cleavage through the use of safety capture linkers and cleavage by removal mechanisms. The use of a cleavage linker to bind the dye compound to a substrate fraction provides the option of removing the marker, for example, after detection, thus avoiding any interfering signals in the later stages.
Se pueden encontrar grupos ligadores útiles en la publicación PCT número WO2004/018493, ejemplos de los cuales incluyen ligadores que se pueden dividir utilizando fosfinas solubles en agua o catalizadores de metales de transición solubles en agua formados a partir de un metal de transición y ligandos por lo menos parcialmente solubles en agua. En solución acuosa, estos últimos forman complejos de metales de transición por lo menos parcialmente solubles en agua. Dichos ligadores de división se pueden utilizar para conectar bases de nucleótidos a marcadores tales como los tintes expuestos en este documento.Useful linker groups can be found in PCT publication number WO2004 / 018493, examples of which include linkers that can be cleaved using water-soluble phosphines or water-soluble transition metal catalysts formed from a transition metal and ligands by at least partially soluble in water. In aqueous solution, the latter form transition metal complexes that are at least partially soluble in water. Such cleavage linkers can be used to connect nucleotide bases to markers such as the dyes discussed herein.
Se pueden encontrar ligadores particulares en la publicación PCT número WO2004/018493, tales como aquellos que incluyen fracciones de la fórmula:Particular linkers can be found in PCT publication number WO2004 / 018493, such as those that include fractions of the formula:
(en la que X se selecciona del grupo que comprende O, S, NH y NQ en la que Q es un grupo alquilo sustituido o no sustituido C1-10, Y se selecciona del grupo que comprende O, S, NH y N(alil), T es hidrógeno o un grupo alquilo sustituido o no sustituido Ci-Cic y * indica en donde se conecta la fracción al resto del nucleótido o nucleósido). En realizaciones particulares, se puede alterar la longitud del conector entre un tinte fluorescente (fluoróforo) y una base de guanina, por ejemplo, al introducir un grupo separador de polietilenglicol, aumentando de esta manera la intensidad de fluorescencia en comparación con el mismo fluoróforo unido a La base de guanina a través de otros enlaces conocidos en la técnica. Los ligadores de ejemplo y sus propiedades se establecen en la solicitud de patente GB número 0517097.2, publicada como WO07020457. El diseño de los ligadores, y especialmente su mayor longitud, puede permitir mejoras en el brillo de los fluoróforos unidos a las bases de guanina de los nucleótidos de guanosina cuando se incorporan a polinucleótidos tales como el ADN. Por lo tanto, cuando el tinte se utiliza en cualquier método de análisis que emplee la detección de un marcador de tinte fluorescente adherido a un nucleótido que contiene guanina, puede ser ventajoso utilizar un ligador que tenga un grupo separador de fórmula -((CH2)2O)n- en el que n es un número entero entre 2 y 50, por ejemplo, como se describe en el documento WO07020457.(where X is selected from the group comprising O, S, NH and NQ where Q is a C1-10 substituted or unsubstituted alkyl group, Y is selected from the group comprising O, S, NH and N (allyl ), T is hydrogen or a Ci-Cic substituted or unsubstituted alkyl group and * indicates where the moiety is connected to the remainder of the nucleotide or nucleoside). In particular embodiments, the length of the linker between a fluorescent dye (fluorophore) and a guanine base can be altered, for example, by introducing a polyethylene glycol spacer group, thereby increasing the fluorescence intensity compared to the same bound fluorophore. a The guanine base through other linkages known in the art. Exemplary linkers and their properties are set out in GB patent application number 0517097.2, published as WO07020457. The design of the linkers, and especially their longer length, can allow improvements in the brightness of fluorophores attached to the guanine bases of guanosine nucleotides when incorporated into polynucleotides such as DNA. Therefore, when the dye is used in any assay method that employs the detection of a fluorescent dye marker attached to a guanine-containing nucleotide, it may be advantageous to use a linker that has a spacer group of the formula - ((CH2) 2O) n- where n is an integer between 2 and 50, for example, as described in WO07020457.
La presente divulgación proporciona adicionalmente conjugados de nucleósidos y nucleótidos marcados con uno o más de los tintes establecidos en este documento (nucleótidos modificados). Los nucleósidos y nucleótidos marcados son útiles para marcar polinucleótidos formados por síntesis enzimática, tales como, a modo de ejemplo no limitante, en amplificación por PCR, amplificación isotérmica, amplificación en fase sólida, secuenciación de polinucleótidos (por ejemplo, secuenciación en fase sólida), reacciones de traducción de mella y similares.The present disclosure further provides conjugates of nucleosides and nucleotides labeled with one or more of the dyes set forth herein (modified nucleotides). Labeled nucleosides and nucleotides are useful for labeling polynucleotides formed by enzymatic synthesis, such as, by way of non-limiting example, in PCR amplification, isothermal amplification, solid phase amplification, polynucleotide sequencing (eg, solid phase sequencing) , nick translation reactions, and the like.
Los nucleósidos y nucleótidos pueden marcarse en los sitios en el azúcar o nucleobase. Como se conoce en la técnica, un "nucleótido" consiste en una base nitrogenada, un azúcar y uno o más grupos fosfato. En el ARN, el azúcar es ribosa y en el ADN es una desoxirribosa, es decir, un azúcar que carece de un grupo hidroxilo que está presente en la ribosa. La base nitrogenada es un derivado de purina o pirimidina. Las purinas pueden ser adenina (A) o guanina (G), y las pirimidinas pueden ser citosina (C), timina (T) o en el contexto de ARN, uracilo (U). El átomo de desoxirribosa C-1 está unido a N-1 de una pirimidina o N-9 de una purina. Un nucleótido es también un éster de fosfato de un nucleósido, con esterificación que ocurre en el grupo hidroxilo unido al C-3 o C-5 del azúcar. Los nucleótidos usualmente son mono, di o trifosfatos.Nucleosides and nucleotides can be labeled at sites on the sugar or nucleobase. As is known in the art, a "nucleotide" consists of a nitrogen base, a sugar, and one or more phosphate groups. In RNA, the sugar is ribose and in DNA it is a deoxyribose, that is, a sugar that lacks a hydroxyl group that is present on ribose. The nitrogenous base is a derivative of purine or pyrimidine. Purines can be adenine (A) or guanine (G), and pyrimidines can be cytosine (C), thymine (T), or in the context of RNA, uracil (U). The C-1 deoxyribose atom is attached to N-1 of a pyrimidine or N-9 of a purine. A nucleotide is also a phosphate ester of a nucleoside, with esterification occurring at the hydroxyl group attached to the C-3 or C-5 of the sugar. Nucleotides are usually mono, di, or triphosphates.
Un "nucleósido" es estructuralmente similar a un nucleótido pero falta las fracciones de fosfato. Un ejemplo de un análogo de nucleósido sería uno en el que el marcador esté unido a la base y no haya un grupo fosfato unido a la molécula de azúcar. A "nucleoside" is structurally similar to a nucleotide but the phosphate moieties are missing. An example of a nucleoside analog would be one in which the label is attached to the base and there is no phosphate group attached to the sugar molecule.
Aunque la base usualmente se denomina purina o pirimidina, el experto apreciará que hay derivados y análogos disponibles que no alteran la capacidad del nucleótido o nucleósido para experimentar el emparejamiento de bases de Watson-Crick. "Derivado" o "análogo" significa un compuesto o molécula cuya estructura central es la misma, o se parece mucho a la de un compuesto original, pero que tiene una modificación química o física, tal como por ejemplo, un grupo lateral diferente o adicional, lo que permite que el nucleótido o nucleósido derivado se una a otra molécula. Por ejemplo, la base puede ser una deazapurina. En realizaciones particulares, los derivados son capaces de experimentar el emparejamiento de Watson-Crick. "Derivado" y "análogo" también incluyen, por ejemplo, un nucleótido sintético o derivado de nucleósido que tiene fracciones de bases modificadas y/o fracciones de azúcar modificadas. Dichos derivados y análogos se analizan, por ejemplo, en Scheit, Nucleotide analogs (John Wiley & Son, 1980) y Uhlman et al., Chemical Reviews 90:543-584, 1990. Los análogos de nucleótidos también pueden tener enlaces fosfodiéster modificados que incluyen fosforotioato, fosforoditioato, alquilfosfonato, fosforanilidato, enlaces de fosforamidato y similares.Although the base is usually referred to as purine or pyrimidine, the skilled person will appreciate that derivatives and analogs are available that do not alter the ability of the nucleotide or nucleoside to undergo Watson-Crick base pairing. "Derivative" or "analog" means a compound or molecule whose central structure is the same, or closely resembles that of an parent compound, but which has a chemical or physical modification, such as for example a different or additional side group , which allows the nucleotide or nucleoside derivative to bind to another molecule. For example, the base can be a deazapurine. In particular embodiments, derivatives are capable of Watson-Crick pairing. "Derivative" and "analog" also include, for example, a synthetic nucleotide or nucleoside derivative having modified base moieties and / or modified sugar moieties. Such derivatives and analogs are discussed, for example, in Scheit, Nucleotide analogs (John Wiley & Son, 1980) and Uhlman et al., Chemical Reviews 90: 543-584, 1990. Nucleotide analogs can also have modified phosphodiester linkages that they include phosphorothioate, phosphorodithioate, alkyl phosphonate, phosphoranilidate, phosphoramidate linkages, and the like.
Un tinte se puede unir a cualquier posición en una base de nucleótido, por ejemplo, a través de un ligador. En realizaciones particulares, el emparejamiento de bases de Watson-Crick todavía se puede llevar a cabo para el análogo resultante. Los sitios de marcado de nucleobases particulares incluyen la posición C5 de una base de pirimidina o la posición C7 de una base de purina 7-deaza. Como se describió anteriormente, se puede utilizar un grupo ligador para unir covalentemente un tinte al nucleósido o nucleótido.A dye can be attached to any position on a nucleotide base, for example, through a linker. In particular embodiments, Watson-Crick base pairing can still be performed for the resulting analog. Particular nucleobase labeling sites include the C5 position of a pyrimidine base or the C7 position of a purine 7-deaza base. As described above, a linking group can be used to covalently attach a dye to the nucleoside or nucleotide.
En realizaciones particulares, el nucleósido o nucleótido marcado puede ser incorporable enzimáticamente y extensible enzimáticamente. De acuerdo con lo anterior, una fracción de ligador puede tener una longitud suficiente para conectar el nucleótido al compuesto de tal manera que el compuesto no interfiera significativamente con la unión y el reconocimiento globales del nucleótido por una enzima de replicación de ácido nucleico. Por lo tanto, el ligador también puede comprender una unidad separadora. Las distancias del separador, por ejemplo, la base de nucleótidos de un sitio de división o marcador.In particular embodiments, the labeled nucleoside or nucleotide can be enzymatically incorporable and enzymatically extensible. Accordingly, a linker moiety may be of sufficient length to connect the nucleotide to the compound such that the compound does not significantly interfere with overall nucleotide binding and recognition by a nucleic acid replication enzyme. Therefore, the linker can also comprise a spacer unit. The spacer distances, eg, the nucleotide base of a marker or cleavage site.
Los nucleósidos o nucleótidos marcados con tintes de la divulgación pueden tener la fórmula:The nucleosides or dye-labeled nucleotides of the disclosure may have the formula:
en la que el Dye es un compuesto de tinte de acuerdo con la presente divulgación, B es una nucleobase, tal como, por ejemplo, uracilo, timina, citosina, adenina, guanina y similares y L es un grupo ligador opcional que puede o no estar presente. R' puede ser H, monofosfato, difosfato, trifosfato, tiofosfato, un análogo de éster de fosfato, -O- unido a un grupo que contiene fósforo reactivo u -O- protegido por un grupo bloqueador. R" puede ser H, OH, una fosforamidita o un grupo bloqueador 3'OH y R'" es H u OH.wherein Dye is a dye compound according to the present disclosure, B is a nucleobase, such as, for example, uracil, thymine, cytosine, adenine, guanine, and the like, and L is an optional linking group that may or may not be present. R 'can be H, monophosphate, diphosphate, triphosphate, thiophosphate, a phosphate ester analog, -O- attached to a reactive phosphorus-containing group or -O- protected by a blocking group. R "can be H, OH, a phosphoramidite or a 3'OH blocking group and R '" is H or OH.
Cuando R" es fosforamidita, R' es un grupo protector de hidroxilo de división en ácido que permite el posterior acoplamiento de monómeros bajo condiciones de síntesis automatizadas.When R "is phosphoramidite, R 'is an acid-splitting hydroxyl protecting group that allows subsequent coupling of monomers under automated synthesis conditions.
En una realización particular, el grupo de bloqueo es separado e independiente del compuesto de tinte, es decir, no está directamente unido a él. En una realización alternativa, el tinte puede comprender todo o parte del grupo bloqueador 3'OH. Por lo tanto, R” puede ser un grupo bloqueador 3'OH que puede o no comprender un compuesto de tinte descrito en este documento.In a particular embodiment, the blocking group is separate and independent from the dye compound, that is, it is not directly attached to it. In an alternative embodiment, the dye may comprise all or part of the 3'OH blocking group. Thus, R "may be a 3'OH blocking group which may or may not comprise a dye compound described herein.
En otra realización alternativa más, no hay ningún grupo de bloqueo en el carbono 3' del azúcar pentosa y el tinte (o el tinte y el constructor ligador) unidos a la base, por ejemplo, pueden ser de un tamaño o estructura suficiente para actuar como un bloque para la incorporación de un nucleótido adicional. Por lo tanto, el bloqueo puede deberse a un impedimento estérico o puede deberse a una combinación de tamaño, carga y estructura, ya sea que el tinte esté o no unido a la posición 3' del azúcar.In yet another alternative embodiment, there is no blocking group at the 3 'carbon of the pentose sugar and the dye (or the dye and linker constructor) attached to the base, for example, may be of sufficient size or structure to act as a block for the incorporation of an additional nucleotide. Thus, the blockage may be due to steric hindrance or it may be due to a combination of size, filler and structure, whether or not the dye is attached to the 3 'position of the sugar.
En otra realización alternativa más, el grupo de bloqueo está presente en el carbono 2' o 4' de la azúcar pentosa y puede ser de un tamaño o estructura suficiente para actuar como un bloque para la incorporación de un nucleótido adicional. El uso de un grupo de bloqueo permite controlar la polimerización, tal como al detener la extensión cuando se incorpora un nucleótido modificado. Si el efecto de bloqueo es reversible, por ejemplo a modo de ejemplo no limitativo al cambiar las condiciones químicas o al eliminar un bloque químico, la extensión se puede detener en ciertos puntos y luego permitir que continúe.In yet another alternative embodiment, the blocking group is present at the 2 'or 4' carbon of the pentose sugar and may be of sufficient size or structure to act as a block for the incorporation of an additional nucleotide. The use of a blocking group allows polymerization to be controlled, such as by stopping extension when a modified nucleotide is incorporated. If the blocking effect is reversible, for example by way of non-limiting example by changing chemical conditions or removing a chemical block, the extension can be stopped at certain points and then allowed to continue.
En otra realización particular, un grupo de bloqueo 3'OH comprenderá las fracciones divulgadas en el documento WO2004/018497. Por ejemplo, el grupo de bloqueo puede ser azidometilo (CH2N3) o alilo. In another particular embodiment, a 3'OH blocking group will comprise the fractions disclosed in document WO2004 / 018497. For example, the blocking group can be azidomethyl (CH 2 N 3 ) or allyl.
En una realización particular, un ligador (entre el tinte y el nucleótido) y un grupo de bloqueo están presentes y son fracciones separadas. En realizaciones particulares, tanto el ligador como el grupo de bloqueo son de división bajo condiciones sustancialmente similares. Por lo tanto, los procesos de desprotección y desbloqueo pueden ser más eficientes, ya que solo se requerirá un único tratamiento para eliminar tanto el compuesto de tinte como el bloque. Sin embargo, en algunas realizaciones, un ligador y un grupo de bloqueo no necesitan ser de división bajo condiciones similares, en lugar de estar individualmente de división bajo condiciones distintas.In a particular embodiment, a linker (between the dye and the nucleotide) and a blocking group are present and are separate fractions. In particular embodiments, both the linker and the blocking group are cleavable under substantially similar conditions. Therefore, the deprotection and unblocking processes can be more efficient, as only a single treatment will be required to remove both the dye compound and the block. However, in some embodiments, a linker and a blocking group need not be cleavage under similar conditions, rather than individually cleavage under different conditions.
Esta divulgación también abarca polinucleótidos que incorporan compuestos de tintes. Dichos polinucleótidos pueden ser ADN o ARN que comprenden respectivamente desoxirribonucleótidos o ribonucleótidos unidos en el enlace fosfodiéster. Los polinucleótidos de acuerdo con la divulgación pueden comprender nucleótidos naturales, nucleótidos no naturales (o modificados) distintos de los nucleótidos modificados de la divulgación o cualquier combinación de los mismos, en combinación con por lo menos un conjunto de nucleótidos modificado (por ejemplo, marcado con un compuesto de tinte) establecido en este documento. Los polinucleótidos de acuerdo con la divulgación también pueden incluir enlaces de estructura principal no naturales y/o modificaciones químicas no nucleotídicas. También se contemplan estructuras quiméricas que comprenden mezclas de ribonucleótidos y desoxirribonucleótidos que comprenden por lo menos un nucleótido modificado de acuerdo con la divulgación.This disclosure also encompasses polynucleotides that incorporate dye compounds. Said polynucleotides can be DNA or RNA respectively comprising deoxyribonucleotides or ribonucleotides linked at the phosphodiester bond. Polynucleotides according to the disclosure may comprise natural nucleotides, non-natural (or modified) nucleotides other than the modified nucleotides of the disclosure, or any combination thereof, in combination with at least one modified nucleotide set (eg, labeled with a dye compound) stated in this document. Polynucleotides according to the disclosure can also include non-natural backbone linkages and / or non-nucleotide chemical modifications. Chimeric structures comprising mixtures of ribonucleotides and deoxyribonucleotides comprising at least one modified nucleotide are also contemplated in accordance with the disclosure.
Los nucleótidos modificados (o nucleósidos) que comprenden un compuesto de tinte de acuerdo con la presente divulgación se pueden utilizar en cualquier método de análisis, tales como los métodos que incluyen la detección de un marcador fluorescente unido a un nucleótido o nucleósido, ya sea por sí solo o incorporado a o asociado con una mayor estructura molecular o conjugado. En este contexto, el término "incorporado en un polinucleótido" puede significar que el fosfato 5' está unido en el enlace fosfodiéster al grupo hidroxilo 3' de un segundo nucleótido (modificado o no modificado), que puede formar parte de una cadena polinucleotídica más larga. El extremo 3' de un nucleótido modificado establecido en este documento puede o no unirse en el enlace fosfodiéster al fosfato 5' de un nucleótido adicional (modificado o no modificado). Por lo tanto, en una realización no limitativa, la divulgación proporciona un método para detectar un nucleótido modificado incorporado en un polinucleótido que comprende: (a) incorporar por lo menos un nucleótido modificado de la divulgación en un polinucleótido y (b) detectar los nucleótidos modificados incorporados en el polinucleótido al detectar la señal fluorescente del compuesto de tinte unido a dicho nucleótido modificado.Modified nucleotides (or nucleosides) comprising a dye compound according to the present disclosure can be used in any analysis method, such as methods that include detection of a fluorescent marker attached to a nucleotide or nucleoside, either by itself or incorporated into or associated with a larger molecular structure or conjugate. In this context, the term "incorporated into a polynucleotide" can mean that the 5 'phosphate is attached at the phosphodiester bond to the 3' hydroxyl group of a second nucleotide (modified or unmodified), which may be part of a longer polynucleotide chain. long. The 3 'end of a modified nucleotide set forth herein may or may not join the phosphodiester bond to the 5' phosphate of an additional nucleotide (modified or unmodified). Therefore, in a non-limiting embodiment, the disclosure provides a method for detecting a modified nucleotide incorporated into a polynucleotide comprising: (a) incorporating at least one modified nucleotide of the disclosure into a polynucleotide and (b) detecting the nucleotides modified nucleotide incorporated into the polynucleotide by detecting the fluorescent signal of the dye compound attached to said modified nucleotide.
Este método puede incluir: una etapa sintética (a) en la que uno o más nucleótidos modificados de acuerdo con la divulgación se incorporan en un polinucleótido y una etapa de detección (b) en la que se detectan uno o más nucleótidos modificados incorporado en los polinucleótidos al detectar o medir cuantitativamente su fluorescencia. This method may include: a synthetic step (a) in which one or more modified nucleotides according to the disclosure are incorporated into a polynucleotide and a detection step (b) in which one or more modified nucleotides incorporated in the polynucleotides by detecting or quantitatively measuring their fluorescence.
En una realización de la presente divulgación, por lo menos un nucleótido modificado se incorpora a un polinucleótido en una etapa sintética por la acción de una enzima polimerasa. Sin embargo, se pueden utilizar otros métodos para unir nucleótidos modificados a polinucleótidos, tales como por ejemplo la síntesis química de oligonucleótidos o la unión de oligonucleótidos marcados a oligonucleótidos no marcados. Por lo tanto, el término "incorporar", cuando se utiliza en referencia a un nucleótido y polinucleótido, puede abarcar la síntesis de polinucleótidos por métodos químicos, de esta manera como métodos enzimáticos.In one embodiment of the present disclosure, at least one modified nucleotide is incorporated into a polynucleotide in a synthetic step by the action of a polymerase enzyme. However, other methods can be used to link modified nucleotides to polynucleotides, such as for example the chemical synthesis of oligonucleotides or the binding of labeled oligonucleotides to unlabeled oligonucleotides. Therefore, the term "incorporate", when used in reference to a nucleotide and polynucleotide, can encompass the synthesis of polynucleotides by chemical methods, thus as enzymatic methods.
En una realización específica, se lleva a cabo una etapa sintética y puede comprender opcionalmente incubar una cadena de polinucleótido de plantilla con una mezcla de reacción que comprende nucleótidos modificados marcados de forma fluorescente de la divulgación. También se puede proporcionar una polimerasa bajo condiciones que permitan la formación de un enlace fosfodiéster entre un grupo hidroxilo 3' libre en una cadena de polinucleótido híbrida a la cadena de polinucleótido de plantilla y un grupo fosfato 5' en el nucleótido modificado. Por lo tanto, una etapa sintética puede incluir la formación de una cadena de polinucleótidos como se indica mediante el emparejamiento de bases complementarias de nucleótidos a una cadena de plantilla.In a specific embodiment, a synthetic step is carried out and may optionally comprise incubating a template polynucleotide strand with a reaction mixture comprising fluorescently labeled modified nucleotides of the disclosure. A polymerase can also be provided under conditions that allow the formation of a phosphodiester bond between a free 3 'hydroxyl group on a hybrid polynucleotide chain to the template polynucleotide chain and a 5' phosphate group on the modified nucleotide. Thus, a synthetic step can include the formation of a polynucleotide chain as indicated by complementary base pairing of nucleotides to a template chain.
En todas las realizaciones del método, la etapa de detección se puede llevar a cabo mientras que la cadena de polinucleótidos en la que se incorporan los nucleótidos modificados se hibrida a una cadena de plantilla, o después de una etapa de desnaturalización en la que se separan las dos cadenas. Etapas adicionales, por ejemplo las etapas de reacción química o enzimática o etapas de purificación, se pueden incluir entre una etapa sintética y una etapa de detección. En particular, la cadena objetivo que incorpora el nucleótido modificado se puede aislar o purificar y luego procesarse o utilizarse en un análisis posterior. A modo de ejemplo, los polinucleótidos objetivo marcados con nucleótidos modificados en una etapa sintética se pueden utilizar posteriormente como sondas o cebadores marcados. En otras realizaciones, el producto de una etapa sintética establecida en el presente documento se puede someter a etapas de reacción adicionales y, si se desea, el producto de estas etapas posteriores se puede purificar o aislar. In all embodiments of the method, the detection step can be carried out while the polynucleotide strand into which the modified nucleotides are incorporated hybridizes to a template strand, or after a denaturation step in which they are separated the two chains. Additional steps, for example chemical or enzymatic reaction steps or purification steps, can be included between a synthetic step and a detection step. In particular, the target strand incorporating the modified nucleotide can be isolated or purified and then processed or used in further analysis. By way of example, target polynucleotides labeled with modified nucleotides in a synthetic step can subsequently be used as labeled probes or primers. In other embodiments, the product of a synthetic step set forth herein can be subjected to additional reaction steps and, if desired, the product of these subsequent steps can be purified or isolated.
Las condiciones adecuadas para una etapa sintética serán bien conocidas por aquellos familiarizados con las técnicas estándar de biología molecular. En una realización, una etapa sintética puede ser análoga a una reacción de extensión de cebador estándar utilizando precursores de nucleótidos, que incluyen los nucleótidos modificados establecidos en este documento, para formar una cadena objetivo extendida complementaria de la cadena de plantilla en presencia de una enzima polimerasa adecuada. En otras realizaciones, una etapa sintética puede formar parte de una reacción de amplificación que produce un producto de amplificación de cadena doble marcado que comprende cadenas complementarias hibridas derivadas de la copia de las cadenas de polinucleótidos objetivo y de plantilla. Otras etapas sintéticas de ejemplo incluyen la traducción de mella, polimerización por desplazamiento de cadena, marcado de ADN cebado al azar, etc. Una enzima polimerasa particularmente útil para una etapa sintética es una que es capaz de catalizar la incorporación de uno o más de los nucleótidos modificados establecidos en el presente documento. Se puede utilizar una variedad de polimerasas naturales o modificadas. A modo de ejemplo, se puede utilizar una polimerasa termoestable para una reacción sintética que se lleva a cabo utilizando condiciones de termociclado, mientras que una polimerasa termoestable puede no ser deseada para reacciones de extensión de cebadores isotérmicos. Las polimerasas termoestables adecuadas que son capaces de incorporar los nucleótidos modificados de acuerdo con la divulgación incluyen aquellas descritas en los documentos WO 2005/024010 o WO06120433. En reacciones sintéticas que se llevan a cabo a temperaturas más bajas, tales como 37°C, las enzimas polimerasas no necesitan ser polimerasas termoestables, por lo tanto, la elección de la polimerasa dependerá de una serie de factores tales como la temperatura de reacción, el pH, la actividad de desplazamiento de la cadena y similares.Suitable conditions for a synthetic step will be well known to those familiar with standard molecular biology techniques. In one embodiment, a synthetic step can be analogous to a standard primer extension reaction using nucleotide precursors, including the modified nucleotides set forth herein, to form an extended target strand complementary to the template strand in the presence of an enzyme. suitable polymerase. In other embodiments, a synthetic step can be part of an amplification reaction that produces a labeled double-stranded amplification product comprising complementary hybrid strands derived from the copy of the target and template polynucleotide strands. Other exemplary synthetic steps include nick translation, strand displacement polymerization, DNA labeling random priming, etc. A particularly useful polymerase enzyme for a synthetic step is one that is capable of catalyzing the incorporation of one or more of the modified nucleotides set forth herein. A variety of natural or modified polymerases can be used. By way of example, a thermostable polymerase can be used for a synthetic reaction that is carried out using thermocycling conditions, while a thermostable polymerase may not be desired for isothermal primer extension reactions. Suitable thermostable polymerases that are capable of incorporating the modified nucleotides in accordance with the disclosure include those described in WO 2005/024010 or WO06120433. In synthetic reactions that are carried out at lower temperatures, such as 37 ° C, the polymerase enzymes do not need to be thermostable polymerases, therefore, the choice of polymerase will depend on a number of factors such as the reaction temperature, pH, chain displacement activity, and the like.
En realizaciones no limitantes específicas, la divulgación abarca métodos de secuenciación de ácidos nucleicos, resecuenciación, secuenciación del genoma completo, puntuación de polimorfismo de nucleótido único, o cualquier otra aplicación que implique la detección del nucleótido modificado o nucleósido marcado con tintes establecidos en este documento cuando se incorporan en un polinucleótido. Cualquiera de una variedad de otras aplicaciones que se benefician del uso de polinucleótidos marcados con los nucleótidos modificados que comprenden tintes fluorescentes puede utilizar nucleótidos modificados o nucleósidos marcados con tintes establecidos en el presente documento. In specific non-limiting embodiments, the disclosure encompasses methods of nucleic acid sequencing, resequencing, whole genome sequencing, single nucleotide polymorphism scoring, or any other application that involves the detection of the modified nucleotide or nucleoside labeled with dyes set forth herein. when incorporated into a polynucleotide. Any of a variety of other applications that benefit from the use of polynucleotides labeled with the modified nucleotides comprising fluorescent dyes can utilize modified nucleotides or nucleosides labeled with dyes set forth herein.
En una realización particular, la divulgación proporciona el uso de nucleótidos modificados que comprenden compuestos de tintes de acuerdo con la divulgación en una reacción de secuenciación por síntesis de polinucleótidos. La secuenciación por síntesis generalmente implica la adición secuencial de uno o más nucleótidos u oligonucleótidos a una cadena de polinucleótidos en crecimiento en la dirección 5 'a 3' utilizando una polimerasa o ligasa para formar una cadena de polinucleótidos extendida complementaria al ácido nucleico de la plantilla que se va a secuenciar. La identidad de la base presente en uno o más de los nucleótidos agregados se puede determinar en una etapa de detección o "formación de imágenes". La identidad de la base agregada se puede determinar después de cada etapa de incorporación de nucleótidos. La secuencia de la plantilla se puede inferir utilizando las reglas convencionales de emparejamiento de bases de Watson-Crick. El uso de los nucleótidos modificados marcados con tintes en este documento establecidos para la determinación de la identidad de una sola base puede ser útil, por ejemplo, en la calificación de polimorfismos de un solo nucleótido, y dichas reacciones de extensión de una sola base están dentro del alcance de esta divulgación.In a particular embodiment, the disclosure provides the use of modified nucleotides comprising dye compounds according to the disclosure in a polynucleotide synthesis sequencing reaction. Synthetic sequencing generally involves the sequential addition of one or more nucleotides or oligonucleotides to a growing polynucleotide chain in the 5 'to 3' direction using a polymerase or ligase to form an extended polynucleotide chain complementary to the template nucleic acid. to be sequenced. The identity of the base present in one or more of the added nucleotides can be determined in a detection or "imaging" step. The identity of the aggregated base can be determined after each nucleotide incorporation step. The template sequence can be inferred using standard Watson-Crick base pairing rules. The use of the dye-labeled modified nucleotides set forth herein for the determination of single base identity may be useful, for example, in scoring single nucleotide polymorphisms, and such single base extension reactions are within the scope of this disclosure.
En una realización de la presente divulgación, la secuencia de un polinucleótido de plantilla se determina al detectar la incorporación de uno o más nucleótidos en una cadena naciente complementaria al polinucleótido de plantilla que se va a secuenciar a través de la detección de marcadores fluorescentes unidos al nucleótido incorporado. La secuenciación del polinucleótido plantilla se puede cebar con un cebador adecuado (o se puede preparar como una construcción de horquilla que contendrá el cebador como parte de la horquilla), y la cadena naciente se extiende de manera gradual mediante la adición de nucleótidos al extremo 3' del cebador en una reacción catalizada por polimerasa.In one embodiment of the present disclosure, the sequence of a template polynucleotide is determined by detecting the incorporation of one or more nucleotides into a nascent strand complementary to the template polynucleotide to be sequenced through the detection of fluorescent markers attached to the incorporated nucleotide. Template polynucleotide sequencing can be primed with a suitable primer (or can be prepared as a hairpin construct that will contain the primer as part of the hairpin), and the nascent strand is gradually extended by adding nucleotides to the 3-end 'of the primer in a polymerase catalyzed reaction.
En realizaciones particulares, cada uno de los diferentes trifosfatos de nucleótidos (A, T, G y C) se puede marcar con un fluoróforo único y también comprende un grupo bloqueador en la posición 3' para prevenir la polimerización no controlada. Alternativamente, uno de los cuatro nucleótidos puede estar sin marcar (oscuro). La enzima polimerasa incorpora un nucleótido en la cadena naciente complementaria al polinucleótido de plantilla, y el grupo de bloqueo evita la incorporación adicional de nucleótidos. Cualquier nucleótido no incorporado se puede lavar y la señal fluorescente de cada nucleótido incorporado se puede "leer" ópticamente por medios adecuados, tales como un dispositivo de carga acoplada que utiliza excitación láser y filtros de emisión adecuados. El grupo bloqueador 3' y los compuestos de tinte fluorescentes luego se pueden eliminar (desproteger), (simultánea o secuencialmente) para establecer la cadena naciente para la incorporación de nucleótidos adicionales. Normalmente, la identidad del nucleótido incorporado se determinará después de cada etapa de incorporación, pero esto no es estrictamente esencial. Del mismo modo, la patente de Estados Unidos 5,302,509 divulga un método para secuenciar polinucleótidos inmovilizados sobre un soporte sólido.In particular embodiments, each of the different nucleotide triphosphates (A, T, G and C) can be labeled with a unique fluorophore and also comprises a blocking group at the 3 'position to prevent uncontrolled polymerization. Alternatively, one of the four nucleotides can be unlabeled (dark). The polymerase enzyme incorporates a nucleotide in the nascent strand complementary to the template polynucleotide, and the blocking group prevents further incorporation of nucleotides. Any unincorporated nucleotide can be washed away and the fluorescent signal from each incorporated nucleotide can be "read" optically by suitable means, such as a charge-coupled device using laser excitation and suitable emission filters. The 3 'blocking group and fluorescent dye compounds can then be removed (deprotected), (simultaneously or sequentially) to establish the nascent strand for incorporation of additional nucleotides. Normally, the identity of the incorporated nucleotide will be determined after each incorporation step, but this is not strictly essential. Similarly, US Patent 5,302,509 discloses a method for sequencing polynucleotides immobilized on a solid support.
El método, como se ejemplificó anteriormente, utiliza la incorporación de nucleótidos bloqueados en 3', A, G, C y T marcados con fluorescencia en una cadena en crecimiento complementaria al polinucleótido inmovilizado, en presencia de ADN polimerasa. La polimerasa incorpora una base complementaria al polinucleótido objetivo, pero se evita que se agregue más por el grupo bloqueador 3'. El marcador del nucleótido incorporado luego se puede determinar y el grupo de bloqueo puede eliminarse por división química para permitir que se produzca una polimerización adicional. La plantilla de ácido nucleico que debe secuenciarse en una reacción de síntesis por secuenciación puede ser cualquier polinucleótido que se desee secuenciar. La plantilla de ácido nucleico para una reacción de secuenciación normalmente comprenderá una región de doble cadena que tiene un grupo hidroxilo 3' libre que sirve como cebador o punto de inicio para la adición de nucleótidos adicionales en la reacción de secuenciación. La región de la plantilla que se secuenciará sobresale de este grupo hidroxilo 3' libre en la cadena complementaria. La región que sobresale de la plantilla a secuenciar puede ser de cadena sencilla pero puede ser de doble cadena, siempre que haya una "mella" presente sobre la cadena complementaria de la cadena de plantilla que se va a secuenciar para proporcionar un grupo 3'OH libre para el inicio de la reacción de secuenciación. En dichas realizaciones, la secuenciación puede proceder por desplazamiento de cadena. En ciertas realizaciones, un cebador que contiene el grupo hidroxilo 3' libre se puede agregar como un componente separado (por ejemplo, un oligonucleótido corto) que se híbrida a una región de cadena única de la plantilla que se va a secuenciar. Alternativamente, el cebador y la cadena de plantilla que se va a secuenciar pueden formar cada uno parte de una cadena de ácido nucleico parcialmente auto-complementaria capaz de formar un dúplex intramolecular, tal como, por ejemplo, una estructura de bucle de horquilla. Los polinucleótidos de horquilla y los métodos por los cuales se pueden unir a los soportes sólidos se divulgan en las publicaciones de solicitudes internacionales Nos. WO0157248 y WO2005/047301. Los nucleótidos se pueden agregar sucesivamente a un cebador en crecimiento, dando como resultado la síntesis de una cadena de polinucleótido en la dirección 5' a 3'. La naturaleza de la base que se ha agregado se puede determinar, en particular, pero no necesariamente después de cada adición de nucleótidos, proporcionando de esta manera información de secuencia para la plantilla de ácido nucleico. Por lo tanto, un nucleótido se incorpora a una cadena de ácido nucleico (o polinucleótido) al unir el nucleótido al grupo hidroxilo 3' libre de la cadena de ácido nucleico a través de la formación de un enlace fosfodiéster eon el grupo fosfato 5' del nucleótido. The method, as exemplified above, uses the incorporation of fluorescently labeled 3 'blocked nucleotides, A, G, C and T into a growing strand complementary to the immobilized polynucleotide, in the presence of DNA polymerase. The polymerase incorporates a complementary base to the target polynucleotide, but more is prevented from being added by the 3 'blocking group. The tag of the incorporated nucleotide can then be determined and the blocking group can be removed by chemical cleavage to allow further polymerization to occur. The nucleic acid template to be sequenced in a sequencing synthesis reaction can be any polynucleotide that it is desired to sequence. The nucleic acid template for a sequencing reaction will typically comprise a double-stranded region having a free 3 'hydroxyl group that serves as a primer or start point for the addition of additional nucleotides in the sequencing reaction. The template region to be sequenced protrudes from this free 3 'hydroxyl group on the complementary chain. The protruding region of the template to be sequenced may be single stranded but may be double stranded, as long as there is a "dent" present on the complementary strand of the template strand to be sequenced to provide a 3'OH group. free for the initiation of the sequencing reaction. In such embodiments, sequencing can proceed by strand displacement. In certain embodiments, a primer containing the free 3 'hydroxyl group can be added as a separate component (e.g., a short oligonucleotide) that hybridizes to a single stranded region of the template to be sequenced. Alternatively, the primer and template strand to be sequenced may each form part of a partially self-complementary nucleic acid strand capable of forming an intramolecular duplex, such as, for example, a hairpin loop structure. Hairpin polynucleotides and the methods by which they can be attached to solid supports are disclosed in International Application Publication Nos. WO0157248 and WO2005 / 047301. Nucleotides can be successively added to a growing primer, resulting in the synthesis of a polynucleotide strand in the 5 'to 3' direction. The nature of the base that has been added can be determined, in particular, but not necessarily after each nucleotide addition, thus providing sequence information for the nucleic acid template. Therefore, a nucleotide is incorporated into a nucleic acid chain (or polynucleotide) by attaching the nucleotide to the free 3 'hydroxyl group of the nucleic acid chain through the formation of a phosphodiester bond with the 5' phosphate group of the nucleic acid. nucleotide.
La plantilla de ácido nucleico que se va que se va a secuenciar puede ser ADN o ARN, o incluso una molécula híbrida compuesta de desoxinucleótidos y ribonucleótidos. La plantilla de ácido nucleico puede comprender nucleótidos de origen natural y/o no natural y enlaces de estructura principal naturales o no naturales, siempre que estos no eviten la copia de la plantilla en la reacción de secuenciación.The nucleic acid template to be sequenced can be DNA or RNA, or even a hybrid molecule composed of deoxynucleotides and ribonucleotides. The nucleic acid template may comprise naturally occurring and / or non-naturally occurring nucleotides and natural or non-natural backbone linkages, as long as these do not prevent copying of the template in the sequencing reaction.
En ciertas realizaciones, la plantilla de ácido nucleico que se va a secuenciar se puede unir a un soporte sólido mediante cualquier método de enlace adecuado conocido en la técnica, por ejemplo, mediante unión covalente. En ciertas realizaciones, los polinucleótidos de plantilla se pueden unir directamente a un soporte sólido (por ejemplo, un soporte a base de sílice). Sin embargo, en otras realizaciones de la divulgación, la superficie del soporte sólido se puede modificar de alguna manera para permitir la unión covalente directa de polinucleótidos de plantilla, o inmovilizar los polinucleótidos de plantilla a través de un hidrogel o multicapa de polielectrólito, que se puede unir de forma no covalente al soporte sólido.In certain embodiments, the nucleic acid template to be sequenced can be attached to a solid support by any suitable linking method known in the art, for example, by covalent attachment. In certain embodiments, the template polynucleotides can be attached directly to a solid support (eg, a silica-based support). However, in other embodiments of the disclosure, the surface of the solid support can be modified in some way to allow direct covalent attachment of template polynucleotides, or immobilize the template polynucleotides through a hydrogel or polyelectrolyte multilayer, which is can bind non-covalently to the solid support.
Las disposiciones en las que los polinucleótidos se han unido directamente a soportes basados en sílice son aquellas que se divulgan, por ejemplo, en el documento WO00006770, en el que los polinucleótidos se inmovilizan en un soporte de vidrio por reacción entre un grupo epóxido colgante sobre el vidrio con un grupo amino interno sobre el polinucleótido. Adicionalmente, los polinucleótidos se pueden unir a un soporte sólido mediante la reacción de un nucleófilo a base de azufre con el soporte sólido, por ejemplo, como se describe en el documento WO2005/047301. Aún un ejemplo adicional de polinucleótidos de plantilla soportada en sólidos es en la que los polinucleótidos de plantilla están unidos a hidrogel soportado sobre soportes basados en sílice u otros sólidos, por ejemplo, como se describe en los documentos WO00/31148, WO01/01143, WO02/12566, WO03/014392. Patente de Estados Unidos No. 6,465,178 y el documento WO00/53812.Arrangements in which polynucleotides have been directly attached to silica-based supports are those disclosed, for example, in WO00006770, in which polynucleotides are immobilized on a glass support by reaction between an epoxy group pendant on the glass with an internal amino group on the polynucleotide. Additionally, polynucleotides can be attached to a solid support by reacting a sulfur-based nucleophile with the solid support, for example, as described in WO2005 / 047301. Still a further example of solid-supported template polynucleotides is where the template polynucleotides are attached to hydrogel supported on silica-based or other solid supports, for example, as described in WO00 / 31148, WO01 / 01143, WO02 / 12566, WO03 / 014392. US Patent No. 6,465,178 and WO00 / 53812.
Una superficie particular en la que se pueden inmovilizar los polinucleótidos de la plantilla es un hidrogel de poliacrilamida. Los hidrogeles de poliacrilamida se describen en las referencias citadas anteriormente y en el documento WO2005/065814.One particular surface on which template polynucleotides can be immobilized is a polyacrylamide hydrogel. Polyacrylamide hydrogels are described in the references cited above and in WO2005 / 065814.
Las moléculas de la plantilla de ADN se pueden unir a perlas o micropartículas, por ejemplo, como se describe en la Patente de Estados Unidos No. 6,172,218. La unión a perlas o micropartículas puede ser útil para aplicaciones de secuenciación. Las colecciones de perlas se pueden preparar en las que cada perla contiene diferentes secuencias de ADN. Colecciones y métodos de ejemplo para su creación se describen en Nature. 437, 376-380 (2005); Science.DNA template molecules can be attached to beads or microparticles, for example, as described in US Patent No. 6,172,218. Attachment to beads or microparticles can be useful for sequencing applications. Bead libraries can be prepared in which each bead contains different DNA sequences. Sample collections and methods for their creation are described in Nature. 437, 376-380 (2005); Science.
309, 5741, 1728-1732 (2005). La secuenciación de disposiciones de dichas perlas utilizando nucleótidos establecidos en el presente documento está dentro del alcance de la divulgación.309, 5741, 1728-1732 (2005). Sequencing arrangements of such beads using nucleotides set forth herein is within the scope of the disclosure.
Las plantillas que se deben secuenciar pueden formar parte de una "disposición" sobre un soporte sólido, en cuyo caso la disposición puede tomar cualquier forma conveniente. Por lo tanto, el método de la divulgación es aplicable a todos los tipos de disposiciones de alta densidad, que incluyen disposiciones de molécula única, disposiciones agrupadas y disposiciones de perlas. Los nucleótidos modificados marcados con compuestos de tintes de la presente divulgación se pueden utilizar para secuenciar las plantillas en esencialmente cualquier tipo de disposición, que incluyen, pero no se limitan a, aquellas formadas por inmovilización de moléculas de ácido nucleico sobre un soporte sólido.The templates to be sequenced can be part of a "layout" on a solid support, in which case the layout can take any convenient form. Therefore, the method of the disclosure is applicable to all types of high-density arrays, including single molecule arrays, clustered arrays, and bead arrays. The dye compound-labeled modified nucleotides of the present disclosure can be used to sequence the templates in essentially any type of arrangement, including, but not limited to, those formed by immobilization of nucleic acid molecules on a solid support.
Sin embargo, los nucleótidos modificados marcados con compuestos de tintes de la divulgación son particularmente ventajosos en el contexto de la secuenciación de disposiciones agrupadas. En disposiciones agrupadas, las distintas regiones en la disposición (a menudo referidas como sitios o características) comprenden múltiples moléculas de plantilla de polinucleótidos. En general, las múltiples moléculas polinucleotídicas no se pueden resolver individualmente por medios ópticos y, en cambio, se detectan como un conjunto. Dependiendo de cómo se forme la disposición, cada sitio sobre la disposición puede comprender múltiples copias de una molécula de polinucleótido individual (por ejemplo, el sitio es homogéneo para una especie particular de ácido nucleico de cadena simple o doble) o incluso múltiples copias de un pequeño número de diferentes moléculas de polinucleótidos (por ejemplo, copias múltiples de dos especies diferentes de ácidos nucleicos). Las disposiciones agrupadas de las moléculas de ácido nucleico se pueden producir utilizando técnicas generalmente conocidas en el arte. A modo de ejemplo, los documentos W o 98/44151 y WO00/18957, cada uno de los cuales se incorpora en el presente documento, describen métodos de amplificación de ácidos nucleicos en los que tanto la plantilla como los productos de amplificación permanecen inmovilizados sobre un soporte sólido para formar disposiciones formadas por agrupaciones o "colonias" de moléculas de ácido nucleico inmovilizadas. Las moléculas de ácido nucleico presentes en las disposiciones agrupadas preparadas de acuerdo con estos métodos son plantillas adecuadas para la secuenciación utilizando los nucleótidos modificados marcados con compuestos de tintes de la divulgación.However, modified nucleotides labeled with dye compounds of the disclosure are particularly advantageous in the context of clustered array sequencing. In clustered arrays, the various regions in the array (often referred to as sites or features) comprise multiple polynucleotide template molecules. In general, multiple polynucleotide molecules cannot be individually resolved optically and are instead detected as an ensemble. Depending on how the array is formed, each site on the array can comprise multiple copies of a single polynucleotide molecule (e.g., the site is homogeneous for a particular species of single or double stranded nucleic acid) or even multiple copies of a single or double stranded nucleic acid. small number of different polynucleotide molecules (eg, multiple copies of two different species of nucleic acids). Clustered arrangements of nucleic acid molecules can be produced using techniques generally known in the art. By way of example, W o 98/44151 and WO00 / 18957, each of which is incorporated herein, describe nucleic acid amplification methods in which both the template and the amplification products remain immobilized on a solid support to form arrays made up of clusters or "colonies" of immobilized nucleic acid molecules. The nucleic acid molecules present in the grouped arrays prepared according to these methods are suitable templates for sequencing using the dye compound-labeled modified nucleotides of the disclosure.
Los nucleótidos modificados marcados con compuestos de tintes de la presente divulgación también son útiles en la secuenciación de plantillas en disposiciones de una sola molécula. El término "disposición de una sola molécula" o "SMA", como se utiliza en el presente documento, se refiere a una población de moléculas polinucleotídicas, distribuidas (o dispuestas) sobre un soporte sólido, en el que el espaciado de cualquier polinucleótido individual de todos los demás de la población es tal que es posible resolver individualmente las moléculas de polinucleótido individuales. Las moléculas de ácido nucleico objetivo inmovilizadas sobre la superficie del soporte sólido pueden de esta manera ser capaces de resolverse por medios ópticos en algunas realizaciones. Esto significa que una o más señales distintas, cada una representando un polinucleótido, ocurrirán dentro del área resoluble del dispositivo de formación de imágenes en particular utilizado.The modified nucleotides labeled with dye compounds of the present disclosure are also useful in sequencing templates in single molecule arrangements. The term "single molecule arrangement" or "SMA", as used herein, refers to a population of polynucleotide molecules, distributed (or arranged) on a solid support, in which the spacing of any individual polynucleotide of everyone else in the population is such that individual polynucleotide molecules can be resolved individually. Target nucleic acid molecules immobilized on the surface of the solid support may thus be capable of being resolved optically in some embodiments. This means that one or more distinct signals, each representing a polynucleotide, will occur within the resolvable area of the particular imaging device used.
En razón a que la detección de una sola molécula se puede lograr cuando el espaciado entre las moléculas de polinucleótidos adyacentes en una disposición es por lo menos 100 nm, más particularmente por lo menos 250 nm, aún más particularmente por lo menos 300 nm, incluso más particularmente por lo menos 350 nm. Por lo tanto, cada molécula se puede resolver y detectar individualmente como un solo punto de fluorescencia de molécula, y la fluorescencia de dicho solo punto de fluorescencia de molécula también presenta una sola etapa de fotodecoloración. Because single molecule detection can be achieved when the spacing between adjacent polynucleotide molecules in an array is at least 100 nm, more particularly at least 250 nm, even more particularly at least 300 nm, even more particularly at least 350 nm. Therefore, each molecule can be individually resolved and detected as a single molecule fluorescence spot, and the fluorescence from said single molecule fluorescence spot also exhibits a single photo-fading step.
Los términos "resuelto individualmente" y "resolución individual" se utilizan en este documento para especificar que, cuando se visualiza, es posible distinguir una molécula en la disposición de sus moléculas vecinas. La separación entre moléculas individuales sobre la disposición se determinará, en parte, por la técnica particular utilizada para resolver las moléculas individuales. Las características generales de las disposiciones de una sola molécula se entenderán por referencia a las solicitudes publicadas WO00/06770 y WO 01/57248. Aunque un uso de los nucleótidos modificados de la divulgación está en las reacciones de secuenciación por síntesis, la utilidad de los nucleótidos modificados no está limitada a dichos métodos. De hecho, los nucleótidos se pueden utilizar ventajosamente en cualquier metodología de secuenciación que requiera la detección de marcadores fluorescentes unidos a nucleótidos incorporados en un polinucleótido.The terms "individually resolved" and "individual resolution" are used throughout this document to specify that, when viewed, it is possible to distinguish a molecule in arrangement from its neighboring molecules. The spacing between individual molecules on the array will be determined, in part, by the particular technique used to resolve the individual molecules. General characteristics of single molecule arrangements will be understood by reference to published applications WO00 / 06770 and WO 01/57248. Although one use for the modified nucleotides of the disclosure is in sequencing reactions by synthesis, the utility of the modified nucleotides is not limited to such methods. In fact, nucleotides can be advantageously used in any sequencing methodology that requires the detection of fluorescent labels attached to nucleotides incorporated into a polynucleotide.
En particular, los nucleótidos modificados marcados con compuestos de tintes de la divulgación se pueden utilizar en protocolos automatizados de secuenciación fluorescente, particularmente secuenciación del ciclo terminador de tinte fluorescente basada en el método de secuenciación de terminación de cadena de Sanger y colaboradores. Dichos métodos generalmente utilizan enzimas y ciclos de secuenciación para incorporar dideoxinucleótidos marcados con fluorescencia en una reacción de secuenciación de la extensión del cebador. Los llamados métodos de secuenciación de Sanger, y los protocolos relacionados (tipo Sanger), utilizan una terminación de cadena aleatoria con dideoxinucleótidos marcados.In particular, the dye compound-labeled modified nucleotides of the disclosure can be used in automated fluorescent sequencing protocols, particularly fluorescent dye terminator cycle sequencing based on the chain termination sequencing method of Sanger et al. Such methods generally use enzymes and sequencing cycles to incorporate fluorescence-labeled dideoxynucleotides into a primer extension sequencing reaction. So-called Sanger sequencing methods, and related protocols (Sanger type), use random chain termination with labeled dideoxynucleotides.
Por lo tanto, la presente descripción también abarca nucleótidos modificados marcados con compuestos de tintes que son didesoxinucleótidos que carecen de grupos hidroxilo en las posiciones 3' y 2', siendo adecuados dichos didesoxinucleótidos modificados para uso en métodos de secuenciación de tipo Sanger y similares.Therefore, the present disclosure also encompasses dye compound-labeled modified nucleotides that are dideoxynucleotides lacking hydroxyl groups at the 3 'and 2' positions, such modified dideoxynucleotides being suitable for use in Sanger-like sequencing methods and the like.
Los nucleótidos modificados marcados con compuestos de tintes de la presente divulgación que incorporan grupos bloqueadores 3', se reconocerá, también pueden ser de utilidad en los métodos de Sanger y protocolos relacionados, ya que el mismo efecto logrado utilizando dideoxi nucleótidos modificados se puede lograr al utilizar nucleótidos modificados que tienen grupos bloqueadores 3'-OH: ambos impiden la incorporación de nucleótidos posteriores. Cuando los nucleótidos de acuerdo con la presente divulgación, y que tienen un grupo bloqueador 3' se utilicen en los métodos de secuenciación de tipo Sanger, se apreciará que los compuestos de tinte o marcadores detectables unidos a los nucleótidos no necesitan estar conectados a través de ligadores de división, ya que en cada instancia en la que se incorpora un nucleótido marcado de la divulgación; no es necesario incorporar posteriormente los nucleótidos y, por lo tanto, no es necesario eliminar el marcador del nucleótido.Modified nucleotides labeled with dye compounds of the present disclosure that incorporate 3 'blocking groups, it will be recognized, may also be of utility in Sanger's methods and related protocols, as the same effect achieved using modified dideoxy nucleotides can be achieved by use modified nucleotides that have 3'-OH blocking groups: both prevent the incorporation of subsequent nucleotides. When nucleotides according to the present disclosure, and having a 3 'blocking group are used in Sanger-like sequencing methods, it will be appreciated that the detectable dye or marker compounds attached to the nucleotides need not be connected via cleavage linkers, since in each instance in which a labeled nucleotide of the disclosure is incorporated; it is not necessary to subsequently incorporate the nucleotides and, therefore, it is not necessary to remove the marker from the nucleotide.
La presente divulgación también proporciona kits que incluyen nucleósidos modificados y/o nucleótidos marcados con tintes. Dichos kits generalmente incluirán por lo menos un nucleótido modificado o nucleósido marcado con un tinte establecido en este documento junto con por lo menos un componente adicional. El o los componentes adicionales pueden ser uno o más de los componentes identificados en un método establecido anteriormente o en la sección de ejemplos a continuación. A continuación se establecen algunos ejemplos no limitantes de componentes que se pueden combinar en un kit de la presente divulgación.The present disclosure also provides kits that include modified nucleosides and / or dye-labeled nucleotides. Such kits will generally include at least one modified nucleotide or nucleoside labeled with a dye set forth herein along with at least one additional component. The additional component (s) may be one or more of the components identified in a method set forth above or in the examples section below. The following are some non-limiting examples of components that can be combined in a kit of the present disclosure.
En una realización particular, un kit puede incluir por lo menos un nucleótido modificado o nucleósido marcado con un tinte establecido en este documento junto con nucleótidos o nucleósidos modificados o no modificados. Por ejemplo, los nucleótidos modificados marcados con tintes de acuerdo con la divulgación se pueden suministrar en combinación con nucleótidos nativos o no marcados, y/o con nucleótidos marcados con fluorescencia o cualquier combinación de los mismos. De acuerdo con lo anterior, los kits pueden comprender nucleótidos modificados marcados con tintes de acuerdo con la divulgación y nucleótidos modificados marcados con otros, por ejemplo, compuestos de tintes de la técnica anterior. Las combinaciones de nucleótidos se pueden proporcionar como componentes individuales separados (por ejemplo, un tipo de nucleótido por recipiente o tubo) o como mezclas de nucleótidos (por ejemplo, dos o más nucleótidos mezclados en el mismo recipiente o tubo).In a particular embodiment, a kit may include at least one modified nucleotide or nucleoside labeled with a dye established herein together with modified or unmodified nucleotides or nucleosides. For example, the dye-labeled modified nucleotides according to the disclosure can be delivered in combination with native or unlabeled nucleotides, and / or with fluorescently labeled nucleotides or any combination thereof. Accordingly, the kits may comprise modified nucleotides labeled with dyes in accordance with the disclosure and modified nucleotides labeled with other, eg, prior art dye compounds. Nucleotide combinations can be provided as individual components separately (eg, one type of nucleotide per container or tube) or as mixtures of nucleotides (eg, two or more nucleotides mixed in the same container or tube).
Cuando los kits comprenden una pluralidad, particularmente dos, más particularmente cuatro, nucleótidos modificados marcados con un compuesto de tinte, los diferentes nucleótidos pueden marcarse con diferentes compuestos de tintes, o uno puede ser oscuro, sin compuestos de tintes. Cuando los diferentes nucleótidos están marcados con diferentes compuestos de tintes, una de las características de los kits es que dichos compuestos de tintes son tintes fluorescentes distinguibles espectralmente. Como se utiliza en este documento, el término "tintes fluorescentes distinguibles espectralmente" se refiere a tintes fluorescentes que emiten energía fluorescente en longitudes de onda que se pueden distinguir por un equipo de detección fluorescente (por ejemplo, una plataforma de secuenciación de ADN comercial basada en capilares) cuando dos o más de dichos tintes están presentes en una muestra Cuando dos nucleótidos modificados marcados con compuestos de tintes fluorescentes se suministran en forma de kit, es una característica de algunas realizaciones que los tintes fluorescentes distinguibles espectralmente se puedan excitar a la misma longitud de onda, como por ejemplo con el mismo láser. Cuando cuatro nucleótidos modificados marcados con compuestos de tintes fluorescentes se suministran en forma de kit, es una característica de algunas realizaciones que dos de los tintes fluorescentes distinguibles espectralmente pueden ser excitados en una longitud de onda y los otros dos tintes distinguibles espectralmente pueden ser excitados en otra longitud de onda. Las longitudes de onda de excitación particulares son 532 nm, 630 nm a 700 nm, particularmente 660 nm.When the kits comprise a plurality, particularly two, more particularly four, modified nucleotides labeled with a dye compound, the different nucleotides can be labeled with different dye compounds, or one can be dark, without dye compounds. When different nucleotides are labeled with different dye compounds, one of the characteristics of the kits is that said dye compounds are spectrally distinguishable fluorescent dyes. As used herein, the term "spectrally distinguishable fluorescent dyes" refers to fluorescent dyes that emit fluorescent energy at wavelengths that can be distinguished by fluorescent detection equipment (eg, a commercial DNA sequencing platform based on in capillaries) when two or more of such dyes are present in a sample When two modified nucleotides labeled with fluorescent dye compounds are supplied in kit form, it is a feature of some embodiments that spectrally distinguishable fluorescent dyes can be excited to the same wavelength, as for example with the same laser. When four modified nucleotides labeled with fluorescent dye compounds are supplied in kit form, it is a feature of some embodiments that two of the spectrally distinguishable fluorescent dyes can be excited at one wavelength and the other two spectrally distinguishable dyes can be excited at another wavelength. The particular excitation wavelengths are 532 nm, 630 nm to 700 nm, particularly 660 nm.
En una realización, un kit incluye un nucleótido modificado marcado con un compuesto de la presente divulgación y un segundo nucleótido modificado marcado con un segundo tinte en el que los tintes tienen una diferencia de absorbancia máxima de por lo menos 10 nm, particularmente de 20 nm a 50 nm. Más particularmente, los dos compuestos de tinte tienen cambios de Stokes de entre 15 y 40 nm, donde el "cambio de Stokes" es la distancia entre la absorción máxima y las longitudes de onda de emisión máxima.In one embodiment, a kit includes a modified nucleotide labeled with a compound of the present disclosure and a second modified nucleotide labeled with a second dye in which the dyes have a maximum absorbance difference of at least 10 nm, particularly 20 nm. at 50 nm. More particularly, the two dye compounds have Stokes shifts of between 15 and 40 nm, where the "Stokes shift" is the distance between the absorption maximum and the wavelengths of maximum emission.
En una realización adicional, un kit puede incluir adicionalmente otros dos nucleótidos modificados marcados con tintes fluorescentes en los que los tintes son excitados por el mismo láser a 488 nm a 550 nm, particularmente a 532 nm. Los tintes pueden tener una diferencia de absorbancia máxima de por lo menos 10 nm, particularmente de 20 nm a 50 nm. Más particularmente, los dos compuestos de tinte pueden tener cambios de Stokes de entre 20 y 40 nm. Aún más particularmente, los dos compuestos de tintes pueden tener un máximo de absorbancia diferente por debajo de 640 nm, particularmente por debajo de 600 nm. Los tintes particulares que se distinguen espectralmente de los tintes de polimetina de la presente divulgación y que cumplen los criterios anteriores son análogos de polimetina como se describe en la Patente de Estados Unidos No. 5,268,486 (por ejemplo, Cy3) o WO 0226891 (Alexa 532; Molecular Probes A20106) o polimetinas asimétricas como se divulga en la Patente de Estados Unidos No. 6,924,372. Los tintes alternativos incluyen análogos de rodamina, por ejemplo, tetrametil-rodamina y análogos de la misma.In a further embodiment, a kit may additionally include two other modified nucleotides labeled with fluorescent dyes in which the dyes are excited by the same laser at 488 nm to 550 nm, particularly at 532 nm. The dyes can have a maximum absorbance difference of at least 10 nm, particularly from 20 nm to 50 nm. More particularly, the two dye compounds can have Stokes shifts of between 20 and 40 nm. Even more particularly, the two dye compounds may have a different absorbance maximum below 640 nm, particularly below 600 nm. Particular dyes that are spectrally distinguished from the polymethine dyes of the present disclosure and that meet the above criteria are polymethine analogs as described in US Patent No. 5,268,486 (eg, Cy3) or WO 0226891 (Alexa 532 ; Molecular Probes A20106) or asymmetric polymethines as disclosed in US Patent No. 6,924,372. Alternative dyes include rhodamine analogs, for example tetramethyl rhodamine and analogs thereof.
En una realización alternativa, los kits de la divulgación pueden contener nucleótidos en los que la misma base está marcada con dos compuestos diferentes. Un primer nucleótido se puede marcar con un compuesto de la divulgación. Un segundo nucleótido se puede marcar con un compuesto espectralmente distinto, por ejemplo, un tinte "verde" que absorbe a menos de 600 nm. Un tercer nucleótido se puede marcar como una mezcla del compuesto de la divulgación y el compuesto espectralmente distinto, y el cuarto nucleótido puede ser "oscuro" y no contener marcador. En términos simples, por lo tanto, los nucleótidos 1-4 se pueden marcar como "verde", "rojo", "rojo/verde" y oscuro. Para simplificar aún más la instrumentación, se pueden marcar cuatro nucleótidos con dos tintes excitados con un solo láser, y por lo tanto el etiquetado de los nucleótidos 1-4 puede ser 'rojo 1', 'rojo 2' 'rojo 1/rojo 2', y oscuro.In an alternative embodiment, the kits of the disclosure may contain nucleotides in which the same base is labeled with two different compounds. A first nucleotide can be labeled with a compound of the disclosure. A second nucleotide can be labeled with a spectrally different compound, for example a "green" dye that absorbs at less than 600 nm. A third nucleotide can be labeled as a mixture of the disclosure compound and the spectrally distinct compound, and the fourth nucleotide can be "dark" and contain no label. In simple terms, therefore, nucleotides 1-4 can be marked as "green", "red", "red / green" and dark. To further simplify instrumentation, four nucleotides can be marked with two excited dyes with a single laser, and therefore the labeling of nucleotides 1-4 can be 'red 1', 'red 2' 'red 1 / red 2 ', and dark.
Los nucleótidos pueden contener dos tintes de la presente divulgación. Los tintes en los que Ra1 o Ra2 son un anillo aromático adicional fusionado a los carbonos adyacentes del anillo de indol absorben a una longitud de onda más larga que cuando los tintes no tienen la conjugación aromática adicional. Un kit puede contener dos o más nucleótidos marcados con tintes de la divulgación. Un kit puede contener un nucleótido marcado con un compuesto de la divulgación, en el que cada uno de Ra1 y Ra2 es independientemente H, SO3-, sulfonamida o halógeno, y un nucleótido marcado con un compuesto de la divulgación en el que uno o ambos Ra1 y Ra2 son un anillo fusionado a un átomo de carbono adyacente. Los kits pueden contener un nucleótido adicional en el que el nucleótido está marcado con un tinte que absorbe en la región de 520 nm a 560 nm. Los kits pueden contener además un nucleótido sin marcar. Nucleotides can contain two dyes of the present disclosure. Dyes in which Ra 1 or Ra 2 are an additional aromatic ring fused to adjacent carbons of the indole ring absorb at a longer wavelength than when the dyes do not have the additional aromatic conjugation. A kit may contain two or more nucleotides labeled with the dyes of the disclosure. A kit may contain a nucleotide labeled with a compound of the disclosure, wherein each of Ra 1 and Ra 2 is independently H, SO 3 -, sulfonamide, or halogen, and a nucleotide labeled with a compound of the disclosure wherein one or both of Ra 1 and Ra 2 are a ring fused to an adjacent carbon atom. Kits may contain an additional nucleotide in which the nucleotide is labeled with a dye that absorbs in the region of 520 nm to 560 nm. Kits can also contain an unlabeled nucleotide.
Aunque los kits se ejemplificaron anteriormente con respecto a las configuraciones que tienen diferentes nucleótidos que están marcados con diferentes compuestos de tinte, se entenderá que los kits pueden incluir 2, 3, 4 o más nucleótidos diferentes que tienen el mismo compuesto de tinte. En realizaciones particulares, un kit puede incluir una enzima polimerasa capaz de catalizar la incorporación de los nucleótidos modificados en un polinucleótido. Otros componentes que se incluirán en dichos kits pueden incluir tampones y similares. Los nucleótidos modificados marcados con tintes de acuerdo con la divulgación, y otros componentes de cualquier nucleótido que incluyen mezclas de diferentes nucleótidos, se pueden proporcionar en el kit en una forma concentrada para ser diluidos antes de uso. En dichas realizaciones, también se puede incluir un tampón de dilución adecuado. De nuevo, uno o más de los componentes identificados en un método establecido en el presente documento pueden incluirse en un kit de la presente divulgación. Although the kits were exemplified above with respect to configurations that have different nucleotides that are labeled with different dye compounds, it will be understood that the kits can include 2, 3, 4 or more different nucleotides that have the same dye compound. In particular embodiments, a kit can include a polymerase enzyme capable of catalyzing the incorporation of the modified nucleotides into a polynucleotide. Other components to be included in such kits may include buffers and the like. The dye-labeled modified nucleotides in accordance with the disclosure, and other components of any nucleotide including mixtures of different nucleotides, can be provided in the kit in a concentrated form to be diluted before use. In such embodiments, a suitable dilution buffer may also be included. Again, one or more of the components identified in a method set forth herein can be included in a kit of the present disclosure.
Se observa que, tal como se utiliza en esta especificación y en las reivindicaciones adjuntas, las formas singulares "un", "una" y "el" incluyen referentes plurales, a menos que estén limitados de forma expresa e inequívoca a un referente.It is noted that, as used in this specification and in the appended claims, the singular forms "a", "an" and "the" include plural referents, unless they are expressly and unequivocally limited to a referent.
Detalles ExperimentalesExperimental Details
2,3,3-Trimetil-1-fenil-3H-indolio-5-sulfonato (1)2,3,3-Trimethyl-1-phenyl-3H-indole-5-sulfonate (1)
2-Metileno-3,3-trimetil-1-fenil-2,3-dihidro-1H-indol (1 g, 4.25 mmol) se disolvió en 1 ml de ácido sulfúrico a temperatura < 5°C y 1 ml de ácido sulfúrico fumante (20 %) se agregó con agitación. La solución se agitó a temperatura ambiente 1 h luego se calienta a 60°C durante 3 h. El producto precipitado con éter de dietilo lavado con acetona y etanol. Rendimiento 0.7 g (52 %). La estructura se confirmó mediante RMN.2-Methylene-3,3-trimethyl-1-phenyl-2,3-dihydro-1H-indole (1 g, 4.25 mmol) was dissolved in 1 ml of sulfuric acid at <5 ° C and 1 ml of sulfuric acid fuming (20%) was added with stirring. The solution was stirred at room temperature 1 hr then heated to 60 ° C for 3 hr. The product precipitated with diethyl ether washed with acetone and ethanol. Yield 0.7 g (52%). The structure was confirmed by NMR.
2-(4-Anilinobutadienil-1)-3,3-trimetil-1-fenil-3H-indolio-5-sulfonato (2-1)2- (4-Anilinobutadienyl-1) -3,3-trimethyl-1-phenyl-3H-indole-5-sulfonate (2-1)
Una mezcla de 2,3,3-trimetil-1-fenil-3H-indolio-5-sulfonato (0.63 g), anilina (0.2 g) y 1,1,3,3-tetraetoxipropano (0.35 ml) se calentó a 70°C durante 90 min. Se formó un fundido rojo. El producto se trituró con éter de dietilo y se filtró. Rendimiento 0.6 g (68 %).A mixture of 2,3,3-trimethyl-1-phenyl-3H-indole-5-sulfonate (0.63 g), aniline (0.2 g) and 1,1,3,3-tetraethoxypropane (0.35 ml) was heated to 70 ° C for 90 min. A red cast formed. The product was triturated with diethyl ether and filtered. Yield 0.6 g (68%).
2-(4-Acetanilidobutadienil-1)-3,3-trimetil-1-fenil-3H-indolio-5-sulfonato (2-2) 2- (4-Acetanilidobutadienyl-1) -3,3-trimethyl-1-phenyl-3H-indole-5-sulfonate (2-2)
Esquema de reacción:Reaction scheme:
Una mezcla de 2,3,3-trimetil-1 -fenil-3H-indolio-5-sulfonato (0.315 g), clorhidrato de dialdehidianilo de acido malónico (0.25 g), ácido acético (1 ml) y anhídrido acético (2 ml) se calentó a 60°C durante 3 horas y luego a 50°C durante la noche. Se formó una solución naranja. El producto se filtró y se lavó con éter de dietilo. Rendimiento 0.24 g (49%).A mixture of 2,3,3-trimethyl-1-phenyl-3H-indole-5-sulfonate (0.315 g), malonic acid dialdehydianyl hydrochloride (0.25 g), acetic acid (1 ml) and acetic anhydride (2 ml ) was heated at 60 ° C for 3 hours and then at 50 ° C overnight. An orange solution formed. The product was filtered and washed with diethyl ether. Yield 0.24 g (49%).
1,2-dimetil-1-(4-sulfonatobutil)-3-fenil-1H-benzo[e]indolio (3)1,2-dimethyl-1- (4-sulfonatobutyl) -3-phenyl-1H-benzo [e] indole (3)
Esquema de reacción:Reaction scheme:
El clorhidrato de N-(2-naftilo), N-fenilhidracina (19.51 mmol, 5.28 g), ácido 5-metil-6-oxoheptanosulfónico (17.18 mmol, 3.70 g) y ZnCl2 anhidro (17.18 mmol, 2.34 g) en etanol absoluto (30 ml) se agitó a temperatura ambiente durante 30 minutos, luego a 80°C durante 2 horas. El progreso de la reacción se verificó mediante TLC (10% de H2O en CH3CN). Después de terminación, la reacción se enfrió y el solvente se eliminó bajo vacío. El residuo se disolvió en DCM y se purificó por columna flash sobre gel de sílice. Rendimiento: 3.06 g, 42%.N- (2-naphthyl) hydrochloride, N-phenylhydrazine (19.51 mmol, 5.28 g), 5-methyl-6-oxoheptanesulfonic acid (17.18 mmol, 3.70 g) and anhydrous ZnCl2 (17.18 mmol, 2.34 g) in absolute ethanol (30 ml) was stirred at room temperature for 30 minutes, then at 80 ° C for 2 hours. The progress of the reaction was verified by TLC (10% H2O in CH3CN). After completion, the reaction was cooled and the solvent was removed in vacuo. The residue was dissolved in DCM and purified by flash column on silica gel. Yield: 3.06 g, 42%.
RMN de protones: (MeOH-D4): 8.28 (0.5H, d, J = 8Hz); 8.05-8.02 (1H, m); 7.89 (0.5H, d, J = 8Hz); 7.75-7.66 (3H, m); 7.65-7.60 (1H, m); 1.49-1.43 (1.5H, m); 7.31-7.25 (2H, m); 7.16 (.5H, d, J = 9Hz); 7.07 (.5H, appt, J = 7.4Hz); 6.61 (0.5H, d, J = 8Hz); 2.85-2.35 (4H, m); 1.88 (3H, appd, J = 9Hz); 1.75-1.4 (5H, m); 1.35-1.25 (0.5H, m); 1.1-0.95 (0.5H, m); 0.8-0.65 (0.5H, m); 0.58-0.45 (0.5H, m).Proton NMR: (MeOH-D4): 8.28 (0.5H, d, J = 8Hz); 8.05-8.02 (1H, m); 7.89 (0.5H, d, J = 8Hz); 7.75-7.66 (3H, m); 7.65-7.60 (1H, m); 1.49-1.43 (1.5H, m); 7.31-7.25 (2H, m); 7.16 (.5H, d, J = 9Hz); 7.07 (.5H, appt, J = 7.4Hz); 6.61 (0.5H, d, J = 8Hz); 2.85-2.35 (4H, m); 1.88 (3H, appd, J = 9Hz); 1.75-1.4 (5H, m); 1.35-1.25 (0.5H, m); 1.1-0.95 (0.5H, m); 0.8-0.65 (0.5H, m); 0.58-0.45 (0.5H, m).
1,2-Dimetil-1-(3-sulfonatopropil)-3-fenil-1H-benzo[e]indolio (4) 1,2-Dimethyl-1- (3-sulfonatepropyl) -3-phenyl-1H-benzo [e] indole (4)
El compuesto del título se preparó como el compuesto anterior a partir de clorhidrato de N-(2-naftil)-N-fenilhidrazina y ácido 4-metil-5-oxopentanosulfónico. El producto se purificó por columna flash sobre gel de sílice. Rendimiento: 40%. Estructura confirmada por espectro de RMN.The title compound was prepared as the above compound from N- (2-naphthyl) -N-phenylhydrazine hydrochloride and 4-methyl-5-oxopentanesulfonic acid. The product was purified by flash column on silica gel. Yield: 40%. Structure confirmed by NMR spectrum.
2,3-dimetil-3-(4-sulfonatobutil)-1-fenil-3H-indolio (5)2,3-dimethyl-3- (4-sulfonatobutyl) -1-phenyl-3H-indole (5)
Esquema de reacción:Reaction scheme:
Clorhidrato de N,N-difenilhidracina (0.01 mol, 2.2 g), ácido 5-metil-6-oxoheptanosulfónico (0.017 mol, 3.0 g) en ácido acético glacial (20 ml) se agitaron a temperatura ambiente(~20 C) durante una hora y luego a 100°C durante 3 horas (verificación por TLC). La mezcla de reacción se enfrió y el solvente se eliminó bajo vacío. El residuo se lavó con éter de dietilo y se purificó por columna flash sobre gel de sílice. Rendimiento: 2 g (56%). Estructura confirmada por espectro de RMN.N, N-diphenylhydrazine hydrochloride (0.01 mol, 2.2 g), 5-methyl-6-oxoheptanesulfonic acid (0.017 mol, 3.0 g) in glacial acetic acid (20 ml) were stirred at room temperature (~ 20 C) for a hour and then at 100 ° C for 3 hours (verification by TLC). The reaction mixture was cooled and the solvent was removed in vacuo. The residue was washed with diethyl ether and purified by flash column on silica gel. Yield: 2 g (56%). Structure confirmed by NMR spectrum.
Nombre del producto: NR650C5Product Name: NR650C5
Esquema de síntesis de productoProduct synthesis scheme
Se agitaron 2,3-dimetil-3-(4-sulfonatobutil)-1-fenil-3H-indolio (5) (70 mg) y clorhidrato de malondialdehído dianilo (II, 51 mg) en una mezcla de anhídrido acético y ácido acético (4 ml/1 ml) a 90°C durante 2 h (reacción de control por t Lc 15% de H2O en MeCN). La mezcla de reacción se dejó durante la noche a temperatura ambiente. Los solventes se eliminaron al vacío, el residuo amarillo se lavó con éter de dietilo y se disolvió en ácido acético (5 ml). La sal de indolio (III, 85 mg) se agregó a la solución del compuesto intermedio preparado en la etapa anterior, seguido de piridina (0.5 ml). Esta mezcla de reacción se agitó a 80°C durante 3 h y se dejó durante la noche a temperatura ambiente. Los solventes se eliminaron bajo vacío. El residuo azul oscuro se lavó con éter de dietilo, se disolvió en una mezcla de agua y acetonitrilo (~ 5%), se filtró y se purificó por HPLC preparativo. Se recolectaron fracciones de color azul (absorción máxima ~ 650 nm) y los solventes se eliminaron al vacío.2,3-Dimethyl-3- (4-sulfonatobutyl) -1-phenyl-3H-indolium (5) (70 mg) and malondialdehyde dianyl hydrochloride (II, 51 mg) were stirred in a mixture of acetic anhydride and acetic acid (4 ml / 1 ml) at 90 ° C for 2 h (control reaction by t Lc 15% H2O in MeCN). The reaction mixture was left overnight at room temperature. Solvents are removed in vacuo, the yellow residue was washed with diethyl ether and dissolved in acetic acid (5 ml). The indolium salt (III, 85 mg) was added to the solution of the intermediate compound prepared in the previous step, followed by pyridine (0.5 ml). This reaction mixture was stirred at 80 ° C for 3 h and left overnight at room temperature. Solvents were removed under vacuum. The dark blue residue was washed with diethyl ether, dissolved in a mixture of water and acetonitrile (~ 5%), filtered and purified by preparative HPLC. Blue fractions were collected (absorption maxima ~ 650 nm) and solvents were removed in vacuo.
Los tintes D1-D7 se prepararon de manera similar utilizando materiales de partida apropiados.D1-D7 dyes were prepared similarly using appropriate starting materials.
En la Tabla 1, las propiedades espectrales de algunos tintes preparados de esta manera (soluciones en agua) en comparación con parámetros similares del tinte análogo estructural conocido Std (EP1810998A2).In Table 1, the spectral properties of some dyes prepared in this way (solutions in water) compared to similar parameters of the known structural analog dye Std (EP1810998A2).
Tabla 1Table 1
Tinte de conjugado de nucleótidos D4 (FFA4)Nucleotide conjugate dye D4 (FFA4)
Preparación:preparation:
Se agregaron DMA anhidro (5 ml) y base de Hunig (0.06 mL) a la muestra seca del tinte D4 (88 mg). Luego se agregó una solución de TSTU (25 mg) en 5 mL de DMA seco. Se desarrolló el color azul del éster activado. La mezcla de reacción se agitó a temperatura ambiente durante 1 h. De acuerdo con la TLC (20% de H2O en CH3CN) se completó la activación. Una vez completada la activación, esta solución se agregó a la solución de pppA-LN3 como una sal de trietilamonio (47 mg) en agua (7 mL). La mezcla de reacción se agitó a temperatura ambiente bajo atmósfera de nitrógeno durante 3 h. El progreso del acoplamiento se verificó mediante TLC (20% de H2O en acetonitrilo). La mezcla de reacción se enfrió a ~4°C con un baño de hielo, luego se agregó una solución de TEAB 0.1 M (5 mL) en agua y la mezcla se agitó a temperatura ambiente durante 10 min. La mezcla de reacción se aplicó a una columna con ~50 g de suspensión de resina DEAE sephadex en solución de TEAB 0.05 M en agua y se lavó con TEAB (gradiente de concentración de 0.1 M hasta 0.5 M). Las fracciones coloreadas se recolectaron y se evaporaron, luego se evaporaron de nuevo con agua para eliminar más TEAB y se sometieron a vacío hasta secado. El residuo luego se volvió a disolver en TEAB 0.1 M. Esta solución se filtró a través de un filtro de jeringa con un tamaño de poro de 0.2 nm en un matraz y se almacenó en el congelador. El producto se purificó por HPLC utilizando una columna de fase inversa C18 con acetonitrilo- TEAB 0.1 M. Rendimiento 76% (con base en la densidad óptica de la solución utilizando el coeficiente de extinción estimado).Anhydrous DMA (5 ml) and Hunig's base (0.06 ml) were added to the dry sample of dye D4 (88 mg). Then a solution of TSTU (25 mg) in 5 mL of dry DMA was added. The blue color of the activated ester developed. The reaction mixture was stirred at room temperature for 1 hr. According to TLC (20% H2O in CH3CN) the activation was complete. After the activation was complete, this solution was added to the pppA-LN3 solution as a triethylammonium salt (47 mg) in water (7 mL). The reaction mixture was stirred at room temperature under an atmosphere of nitrogen for 3 h. The progress of the coupling was verified by TLC (20% H2O in acetonitrile). The reaction mixture was cooled to ~ 4 ° C with an ice bath, then a 0.1M solution of TEAB (5 mL) in water was added and the mixture was stirred at room temperature for 10 min. The reaction mixture was applied to a column with ~ 50 g of DEAE sephadex resin suspension in 0.05 M TEAB solution in water and washed with TEAB (0.1 M to 0.5 M concentration gradient). The colored fractions were collected and evaporated, then evaporated again with water to remove more TEAB and vacuum until dry. The residue was then redissolved in 0.1 M TEAB. This solution was filtered through a 0.2 nm pore size syringe filter into a flask and stored in the freezer. The product was purified by HPLC using a C18 reverse phase column with 0.1M acetonitrile-TEAB. Yield 76% (based on the optical density of the solution using the estimated extinction coefficient).
Tinte de conjugado de nucleótidos D7 (FFA7)Nucleotide conjugate dye D7 (FFA7)
Preparación:preparation:
Se agregaron DMA anhidra (5 ml) y base de Hunig (0.06 ml) a la muestra seca del tinte D7 (100 mg). Luego se agregó una solución de TSTU (25 mg) en 5 mL de DMA seco. Se desarrolló el color azul del éster activado. La mezcla de reacción se agitó a temperatura ambiente durante 1 h. De acuerdo con la TLC (20% de H2O en CH3CN) se completó la activación. Una vez completada la activación, esta solución se agregó a la solución de pppA-LN3 como una sal de trietilamonio (47 mg) en agua (7 mL). La mezcla de reacción se agitó a temperatura ambiente bajo atmósfera de nitrógeno durante 3 h. El progreso del acoplamiento se verificó mediante TLC (20% de H2O en acetonitrilo). La mezcla de reacción se enfrió a ~4°C con un baño de hielo, luego se agregó una solución de TEAB 0.1 M (5 mL) en agua y la mezcla se agitó a temperatura ambiente durante 10 min. La mezcla de reacción se aplicó a una columna con ~50 g de suspensión de resina DEAE sephadex en solución de TEAB 0.05 M en agua y se lavó con TEAB (gradiente de concentración de 0.1 M hasta 0.5 M). Las fracciones coloreadas se recolectaron y se evaporaron, luego se evaporaron de nuevo con agua para eliminar más TEAB y se sometieron a vacío hasta secado. El residuo luego se volvió a disolver en TEAB 0.1 M. Esta solución se filtró a través de un filtro de jeringa con un tamaño de poro de 0.2 nm en un matraz y se almacenó en el congelador. El producto se purificó por HPLC utilizando una columna de fase inversa C18 con acetonitrilo- TEAB 0.1 M. Rendimiento 57% (con base en la densidad óptica de la solución utilizando el coeficiente de extinción estimado).Anhydrous DMA (5 ml) and Hunig's base (0.06 ml) were added to the dry sample of dye D7 (100 mg). Then a solution of TSTU (25 mg) in 5 mL of dry DMA was added. The blue color of the activated ester developed. The reaction mixture was stirred at room temperature for 1 hr. According to TLC (20% H 2 O in CH 3 CN) the activation was complete. After the activation was complete, this solution was added to the pppA-LN3 solution as a triethylammonium salt (47 mg) in water (7 mL). The reaction mixture was stirred at room temperature under nitrogen atmosphere for 3 h. The progress of the coupling was verified by TLC (20% H 2 O in acetonitrile). The reaction mixture was cooled to ~ 4 ° C with an ice bath, then a 0.1M solution of TEAB (5 mL) in water was added and the mixture was stirred at room temperature for 10 min. The reaction mixture was applied to a column with ~ 50 g of DEAE sephadex resin suspension in 0.05 M TEAB solution in water and washed with TEAB (0.1 M to 0.5 M concentration gradient). The colored fractions were collected and evaporated, then evaporated again with water to remove more TEAB and vacuum until dry. The residue was then redissolved in 0.1 M TEAB. This solution was filtered through a 0.2 nm pore size syringe filter into a flask and stored in the freezer. The product was purified by HPLC using a C18 reverse phase column with 0.1M acetonitrile-TEAB. Yield 57% (based on the optical density of the solution using the estimated extinction coefficient).
Los conjugados con tintes D1-D7 se prepararon de manera similar utilizando materiales de partida apropiados. Conjugates with D1-D7 dyes were prepared in a similar manner using appropriate starting materials.
En la Tabla 2, se presentan las propiedades fluorescentes de algunos conjugados marcados con nuevos tintes preparados de esta manera en comparación con parámetros similares de análogo estructural conocido con base en el tinte conocido Std (US7109314B2, EP1810998A2).In Table 2, the fluorescent properties of some conjugates labeled with new dyes prepared in this way are presented in comparison with similar parameters of known structural analog based on the known dye Std (US7109314B2, EP1810998A2).
Tabla 2Table 2
A partir de estos datos, se puede ver que las intensidades de fluorescencia de los nucleótidos marcados con nuevos tintes donde R1 es fenilo es significativamente mayor en comparación con los nucleótidos marcados con análogos estructurales anteriores conocidos (std) en los que R1 no es un grupo fenilo.From these data, it can be seen that the fluorescence intensities of nucleotides labeled with new dyes where R1 is phenyl is significantly higher compared to nucleotides labeled with prior known structural analogs (std) in which R1 is not a cluster. phenyl.
Se han analizado algunos de los nucleótidos marcados con nuevos tintes en el sistema de secuenciación de Illumina y los datos (mostrados en la tabla 3 a continuación) revelan que el uso de nuevos compuestos proporciona una tasa de error más baja para las aplicaciones de secuenciación de ácidos nucleicos que se comparan con un análogo estructural conocido en el que R1 no es fenilo.Some of the nucleotides labeled with new dyes have been analyzed in the Illumina sequencing system and the data (shown in Table 3 below) reveal that the use of new compounds provides a lower error rate for sequencing applications of nucleic acids that are compared to a known structural analog where R1 is not phenyl.
Tabla 3Table 3
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